Промяната на нечието генетично програмиране е по-лесно, отколкото може да си мислите. Докато техниките за промяна на ДНК на молекулно ниво стават все по-широко използвани, също така е възможно просто да се включат или изключат гените, без да се променя трайно основният генетичен материал. Това означава, че можем да повлияем на генетичните инструкции, които се изпращат в организма на организма чрез промяна на средата му или с лекарства.
Това поле на "епигенетика" вече помага на лекарите да разберат как работят някои заболявания, защо упражненията могат да бъдат толкова полезни и как можем да можем да променим процеса на стареене. Но моите колеги и аз се опитваме да проучим ролята на епигенетиката в бактериите.
Наскоро проучихме възможен начин за повлияване на бактериалната епигенетика, която може да бъде в състояние да спре инфекциите, без да използва антибиотични лекарства. И като се има предвид, че много бактерии стават резистентни към съществуващите антибиотици, това би могло да отвори нов жизненоважен начин за лечение на болестта.
Нашето изследване разгледа бактерията Acinetobacter baumannii, която е основна причина за инфекциите, които хората могат да хванат в болниците и която убива до 70 процента от хората, които са заразени с нея. Антибиотиците вече не работят върху някои щамове на A. baumannii - и Световната здравна организация наскоро го класифицира като най-голямата бактериална заплаха за човешкото здраве.
Вече имаме някои така наречени антивирулентни лекарства, които не убиват бактериите, но ги правят безобидни, така че имунната система на организма да може да ги изчисти, без да оставя зад себе си да станат резистентни към лекарството. Измислянето на начин да повлияем на епигенетиката на бактериите, правейки бъговете безобидни, би могло да ни помогне да създадем нови антивирулентни лекарства, които биха допринесли изключително за медицината.
За да започнем този процес, първо се обърнахме към човешката епигенетика. Най-често срещаният начин да повлияем на нашата епигенетика е да добавим малък молекулен маркер към генетичния си материал, който включва или изключва свързан ген. По-специално, можем да добавим маркер, известен като ацетилова група, към важен протеин, наречен хистон.
Добавяне на ацетил етикет към хистон (CNX OpenStax, CC BY) Хистон организира нашите ДНК молекули с дължина 2 м, така че те да могат да се поберат спретнато в нашите клетки с дължина 100 микрометра. Добавянето на ацетил етикет е естествен механизъм, използван от клетките за промяна на начина, по който хистонът взаимодейства с ДНК. Добавянето на ацетил етикети обикновено активира определени гени, което означава, че те променят начина, по който клетката се държи. Провалите в този процес на модификация на хистона са свързани с ракови заболявания, сърдечно-съдови заболявания и много невродегенеративни разстройства.
Бактериалните клетки имат своя версия на хистон, известна като HU, която организира тяхната ДНК и участва в работата на всички нейни функции. Бактериите, които се наричат „грам-положителни“, като тези в храносмилателната ни система, които ни помагат да разградим храната, не могат да оцелеят без да работят HU. А „Грам-отрицателните бактерии“, които обикновено са тези, които ни разболяват, като Salmonella enterica, стават много по-малко вредни без HU.
Нови лекарства
В нашето проучване установихме, че добавянето на ацетил етикет към HU значително повлия на начина, по който той взаимодейства с ДНК. Това означава, че е много вероятно подобна модификация да направи епигенетични промени, засягащи как бактериите растат и заразяват други организми. Така че, ако можем да създадем лекарства, които правят тези промени в бактериалните протеини по този начин, бихме могли да имаме нов начин за спиране на инфекциите.
Това е наистина важно предизвикателство в медицината в момента, защото бактериите, които са устойчиви на антибиотици, убиват 700 000 души годишно по целия свят. Ако не намерим нови лечения, годишният брой на смъртните случаи може да нарасне до 10 милиона до 2025 г.
След като проверим връзката между специфични епигенетични промени и бактериална инфекция, можем да започнем да търсим вещества, които променят епигенетиката на бактериите по този начин, за да я направят по-малко вредна. Вече има няколко молекули, насочени към човешката епигенетика по подобен начин при предклинично развитие или в клинични изпитвания. Така че лекарство, което "изключва" способността на бактериите да причиняват инфекции, може да не е твърде далеч.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Ю-Хсуан Цай, преподавател по органична химия, Кардифски университет
