במהלך זיהום, פתוגנים חייבים להסתגל במהירות לתנאים כדי לשגשג בתוך הגוף. צוות מחקר מאוניברסיטת באזל, שוויץ, חשף כיצד חלבון מפתח מפעיל את המנגנון המאפשר לפטוספירה פתוגנים לשרוד ולגרום למחלות. הממצאים מספקים תובנות חדשות לגבי האופן שבו פתוגנים מווסתים את הארסיות שלהם ועשויים לפתוח אפיקים חדשים להתערבויות טיפוליות.
מאז סוף המאה ה-20, מחלות המועברות מבעלי חיים לבני אדם, מה שנקרא זואונוז, נמצאות במגמת עלייה. אחד מהם הוא לפטוספירוזיס, מחלה זיהומית שהופכת נפוצה יותר עקב שינויי האקלים. לפטוספירוזיס גורם לכמיליון מקרים חמורים ברחבי העולם מדי שנה, וכ-60,000 אנשים מתים ממנה. המחלה מהווה בעיה חמורה בבריאות הציבור באזורים בעלי משאבים מוגבלים, ואפילו בשוויץ התרחשו מקרים.
המחלה נגרמת על ידי פתוגני לפטוספירה בַּקטֶרִיָה. חולים נדבקים במגע עם מים או אדמה מזוהמים. אם לא מטפלים מוקדם באנטיביוטיקה, הזיהום עלול להוביל לאי ספיקת איברים. כאשר הוא נכנס למארח האנושי, החיידק מפעיל גורמי ארסיות, ומאפשר לו לשרוד ולהתמיד בגוף. תהליך זה נשלט על ידי החלבון LvrB: כאשר הוא מופעל, הוא הופך את החיידק מבלתי מזיק למזיק.
העבר סיבובים מבלתי פעילים לפעילים
עד עכשיו, לא היה ברור כיצד בדיוק חלבון המתג הזה LvrB פועל. במחקר שנערך לאחרונה ב"טבע תקשורת", צוותו של פרופסור סבסטיאן הילר ב-Biozentrum, אוניברסיטת באזל, הבהיר כעת את המבנה התלת מימדי של החלבון ואופן פעולתו.
כעת אנו מבינים ברמה האטומית כיצד פועל המתג המולקולרי וכיצד הוא מופעל. חשוב מכך, חשפנו את מנגנון ההפעלה הכללי עבור סוג מפתח זה של חלבונים. הממצאים שלנו יעזרו למדענים לתכנן תרופות ששומרות על LvrB כבוי, ומונעות מהפתוגן להפוך לארסני".
פרופסור סבסטיאן הילר, אוניברסיטת באזל
נעול וכבוי
LvrB הוא חלק ממערכת תקשורת המווסתת את פעילותם של מאות גנים הקשורים לארסיות חיידקית – במילים אחרות, יכולת הפתוגן לגרום למחלות. "במצב כבוי, LvrB נעול בקונפורמציה סימטרית ולא פעילה, ולכן אינו מסוגל להפעיל גורמי ארסיות", מסבירה אליה אגוסטוני, המחברת הראשונה של המחקר. "מצב "כבוי" זה מונע מהחיידק לייצר גורמי ארסיות שלא לצורך, למשל כאשר הוא נמצא מחוץ לגוף".
פעיל וארסני
אותות מארח מפעילים מפל איתות שמוביל לשינויים כימיים של LvrB, וכתוצאה מכך לסידור מחדש מבניים. "שינויים קונפורמטיביים ב-LvrB משבשים את הסימטריה שלו, ובכך מפעילים את החלבון", אומר אגוסטוני. במצב "מופעל" שלו, LvrB יכול להעביר את האות לחלבון השותף שלו, שגם זוהה על ידי החוקרים. יחד, הם מפעילים גנים ארסיים המאפשרים לפטוספירה להתפשט בגוף.
השלכות על מחלות זיהומיות אחרות
החוקרים מציעים כי התערבות בשינויים המבניים ב-LvrB השומרים אותו במצב לא פעיל יכולה להיות אסטרטגיה מבטיחה להחליש את הארסיות של פתוגנים ובכך למנוע זיהומים. גישה זו יכולה גם להפחית את הסיכון לעמידות לאנטיביוטיקה.
מעבר לרלוונטיות שלה ללפטוספירוזיס, תובנות מכניסטיות אלו מספקות תוכנית להבנת מחלקה רחבה של מערכות איתות קשורות שנמצאות על פני חיידקים. רבים מהם שייכים לפתוגנים המדביקים בני אדם, בעלי חיים וצמחים. "הממצאים שלנו מניחים את הבסיס לחשיפת שפע של תהליכים תאיים שלא נחקרו, ויתמכו בפיתוח של אנטיביוטיקה חדשה וגם של אגרוכימיקלים", מדגיש הילר.
