Naukowcy odkryli mechanizm, w jaki bakteria jelitowa może powodować raka jelita grubego
- Naukowcy zidentyfikowali, jak toksyna BFT wiąże się z komórkami jelita grubego
- Odkrycie może prowadzić do nowych metod zapobiegania rakowi
- Badanie wspierane przez Narodowe Instytuty Zdrowia USA
Mechanizm działania toksyny bakterii jelitowej
Przez prawie dwie dekady naukowcy wiedzieli, że zwykła bakteria jelitowa może produkować toksynę, która uszkadza jelito grube i sprzyja powstawaniu nowotworów. Jednak mechanizm, za pomocą którego toksyna wiąże się z komórkami jelita, pozostawał niejasny. Badacze z Uniwersytetu Johna Hopkinsa, pracujący w dziedzinie onkologii, w końcu ujawnili ten ważny krok, co otwiera nowe możliwości ochrony jelita grubego przed rakiem.
W swojej pracy, opublikowanej w czasopiśmie Nature, zespół naukowców pod kierownictwem profesor Cynthia Siars zidentyfikował białko claudin-4 jako kluczowy punkt wiązania dla toksyny znanej jako BFT. To odkrycie stało się możliwe dzięki zastosowaniu technologii edytowania genów CRISPR, która pozwoliła badaczom wyłączyć geny w komórkach jelita grubego i określić, które z nich są niezbędne do wiązania toksyny.
Badanie wykazało, że gdy gen odpowiedzialny za syntezę claudin-4 został wyłączony, toksyna BFT nie mogła już wiązać się z komórkami jelita grubego. To odkrycie potwierdziło, że claudin-4 działa jako receptor dla toksyny, co jest ważnym krokiem w zrozumieniu mechanizmu jej działania i potencjalnych dróg interwencji.
Odkrycie nowego mechanizmu
Toksyna BFT, produkowana przez bakterię Bacteroides fragilis, może powodować stan zapalny i sprzyjać wzrostowi nowotworów w jelicie grubym. Chociaż obecność tej bakterii nie zawsze prowadzi do raka, niektóre szczepy są w stanie produkować silną toksynę, która niszczy ochronną barierę jelita. To odkrycie podkreśla znaczenie badania interakcji między mikrobiomem a rozwojem raka.
W 2009 roku Siars i jej koledzy wykazali, że toksyna może sprzyjać rozwojowi nowotworów w jelicie grubym, ustanawiając związek między bakteriami produkującymi toksyny, przewlekłym stanem zapalnym a rakiem. Jednak do niedawna nie był jasny mechanizm, w jaki toksyna BFT oddziałuje z komórkami jelita.
Badacze spodziewali się, że toksyna będzie oddziaływać z białkiem zaangażowanym w sygnalizację komórkową, jednak claudin-4 pełni zupełnie inną funkcję, wspierając fizyczne połączenia między sąsiednimi komórkami. To odkrycie również wykazało niezwykły sposób działania toksyny bakteryjnej, która wymaga oddzielnego receptora, aby osiągnąć swój cel.
Rola claudin-4 w wiązaniu toksyny
Aby potwierdzić związek między BFT a claudin-4, naukowcy z Uniwersytetu Johna Hopkinsa współpracowali z biologami strukturalnymi z Barcelony. Użyli metod pozwalających na pomiar interakcji cząsteczek i wykazali, że BFT i claudin-4 tworzą stabilny kompleks, co potwierdza ich związek na poziomie molekularnym.
Odkrycie claudin-4 jako receptora dla toksyny BFT nie tylko wyjaśnia, jak toksyna działa, ale także daje naukowcom pomysły na jej blokowanie. Jeśli BFT potrzebuje claudin-4 do wiązania się z komórkami jelita grubego, być może można stworzyć substytut, który odciągnie toksynę od jej cząsteczki docelowej.
Badanie podkreśla również znaczenie dalszego badania interakcji między mikrobiomem a chorobami, takimi jak rak. Zrozumienie mechanizmów, dzięki którym bakterie mogą powodować uszkodzenia, może prowadzić do nowych metod diagnostyki i terapii, mających na celu zapobieganie chorobom związanym z infekcjami jelitowymi.
Perspektywy zapobiegania rakowi
Cynthia Siars zauważyła, że to odkrycie jest ważnym krokiem w zrozumieniu, jak toksyny bakteryjne mogą wpływać na zdrowie człowieka. "Zrozumienie, jak działają toksyny bakteryjne, może otworzyć drzwi do nowych podejść do diagnostyki i terapii związanych chorób" - powiedziała.
Badanie otrzymało częściowe wsparcie od Narodowych Instytutów Zdrowia USA, co podkreśla jego znaczenie dla społeczności medycznej. Naukowcy mają nadzieję, że ich praca doprowadzi do opracowania nowych metod zapobiegania i leczenia raka jelita grubego oraz innych chorób związanych z bakteriami jelitowymi.
W ten sposób odkrycie mechanizmu wiązania toksyny BFT z komórkami jelita grubego stanowi ważny krok w dziedzinie onkologii i mikrobiologii. Otwiera to nowe horyzonty dla opracowania skutecznych metod profilaktyki i leczenia, co może znacznie poprawić zdrowie populacji.
Źródło: ScienceDaily
