Промјена нечијег генетског програмирања је лакша него што можда мислите. Док се технике промене ДНК на молекуларном нивоу све више користе, такође је могуће једноставно укључивање или искључивање гена без трајне промене основног генетског материјала. То значи да можемо утицати на генетске инструкције које се организму шаљу мењајући његово окружење или лековима.
Ово поље „епигенетике“ већ помаже лекарима да разумеју како одређене болести делују, зашто вежбање може бити толико корисно и како бисмо могли да изменимо процес старења. Али моје колеге и ја покушавамо да истражимо улогу епигенетике у бактеријама.
Недавно смо проучавали могући начин да утичемо на бактеријску епигенетику која би могла зауставити инфекције без употребе лекова са антибиотицима. А с обзиром да многе бактерије постају отпорне на постојеће антибиотике, то би могло отворити важан нови начин лечења болести.
Наше истраживање проучавало је бактерију Ацинетобацтер бауманнии, која је главни узрок инфекције коју људи могу ухватити у болницама и која убија до 70 одсто људи који су заражени њом. Антибиотици више не делују на неке сојеве А. бауманнии - а Светска здравствена организација недавно га је оцијенила као највећу бактеријску пријетњу људском здрављу.
Већ имамо неколико такозваних антивирусних лекова који не убијају бактерије, већ их чине безопасним како би их имунолошки систем тела могао очистити, а да не остави ниједан да постане отпоран на лек. Измишљање начина да се утиче на епигенетику бактерија чинећи бубе безазленим могло би нам помоћи у стварању нових антивирусних лекова који би дали огроман допринос у медицини.
Да бисмо покренули овај процес, прво смо се окренули људској епигенетики. Најчешћи начин утицаја на нашу епигенетику је додавање мале молекуларне ознаке нашем генетичком материјалу који укључује или искључује сродне гене. Посебно можемо додати ознаку познату као ацетилна група важном протеину који се зове хистон.
Додавање ацетил ознаке хистону (ЦНКС ОпенСтак, ЦЦ БИ) Хистон организује наше молекуле ДНК дуге 2м тако да се могу лепо уклопити у наше ћелије дуге 100 микрометара. Додавање ацетил ознаке је природни механизам који ћелије користе да промене начин на који хистон делује са ДНК. Додавање ацетилних ознака обично активира одређене гене, што значи да мењају начин на који се ћелија понаша. Неуспјеси у овом процесу модификације хистона повезани су са карциномима, кардиоваскуларним болестима и многим неуродегенеративним поремећајима.
Бактеријске ћелије имају своју верзију хистона познату под називом ХУ, која организује њихов ДНК и укључена је у функционирање свих његових функција. Бактерије које се називају „грам-позитивне“, попут оних у нашем пробавном систему које нам помажу да разградимо храну, не могу преживети без рада ХУ. А „грам-негативне бактерије“, које су обично оне које нас чине болеснима попут Салмонелла ентерица, постају много мање штетне без ХУ.
Нови лекови
У нашој студији открили смо да је додавање ацетил ознаке ХУ значајно утицало на начин његовог интеракције са ДНК. То значи да је велика вероватноћа да таква модификација врши епигенетске промене, утичући на раст бактерија и инфицирање других организама. Дакле, ако успемо да створимо лекове који на ове начине мењају бактеријске протеине, могли бисмо имати нови начин заустављања инфекција.
Ово је заиста важан изазов у медицини тренутно, јер бактерије које су резистентне на антибиотике убију 700.000 људи годишње широм света. Ако не пронађемо нове начине лечења, годишњи број смртних случајева могао би порасти на 10 милиона до 2025. године.
Једном када проверимо везу између специфичних епигенетских промена и бактеријске инфекције, можемо почети да тражимо супстанце које на тај начин мењају епигенетику бактерија како би биле мање штетне. Већ постоји неколико молекула који циљају људску епигенетику на сличан начин у претклиничком развоју или у клиничким испитивањима. Дакле, лек који "искључује" способност бактерија да изазивају инфекције можда није превише далеко.
Овај чланак је првобитно објављен у часопису Тхе Цонверсатион.
Иу-Хсуан Тсаи, предавач органске хемије на Универзитету Цардифф
