لیپوپروتئین ها، باکتری لایم را از سیستم ایمنی پنهان می کنند

به گزارش سیناپرس، مانند جاسوسانی که به صورت مخفیانه از خطوط دشمن عبور می کنند، باکتری هایی که باعث بیماری لایم می شوند، پوششی در سطح جهانی دارند: پوشش نامرئی لیپوپروتئین ها. باکتری‌های لایم (Borrelia burgdorferi sensu lato) با میزبان‌های خود، کنه، انسان یا سایر حیوانات، از طریق لیپوپروتئین‌های روی سطح سلول‌هایشان تعامل دارند. اما از آنجایی که دستکاری ژنتیکی B. burgdorferi دشوار است و از نظر تکاملی با سایر باکتری‌های مطالعه شده بیشتر فاصله دارد، دانشمندان هنوز نمی‌دانند که باکتری‌ها چگونه از هر یک از این لیپوپروتئین‌ها استفاده می‌کنند.

با استفاده از رده سلولی B. burgdorferi که به طور کامل فاقد لیپوپروتئین است، دانشمندان به طور سیستماتیک یک لیپوپروتئین سطحی را در یک زمان به محیط اضافه کردند و دو پروتئین را شناسایی کردند که به باکتری کمک کرد تا از شناسایی توسط سیستم مکمل اولین خط دفاعی برای سیستم ایمنی انسانی فرار کند. این یافته‌ها از توسعه درمان‌ها و اهداف جدید واکسن برای بیماری لایم خبر می‌دهد.

سیستم کمپلمان متشکل از پروتئین‌هایی در سرم خون است که میکروب‌های مهاجم را می‌شناسد و مجموعه‌ای از مراحل را برای خنثی کردن آنها انجام می‌دهد. از آنجایی که B. burgdorferi بین کنه و میزبان پستانداران خود از طریق یک وعده غذایی خون سفر می کند، اولین تهدید برای بقای آنها از سیستم کمپلمان است.

جان لئونگ، میکروبیولوژیست در دانشگاه تافتس و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: جهان پروتئین‌های فرار از سیستم کمپلمان احتمالاً نسبتاً بزرگ است. ما احتمالاً همه آنها را شناسایی نکرده‌ایم، بنابراین هدف ما این بود که بتوانیم ژنوم را از نظر پروتئین‌های فرار از سیستم کمپلمان غربال کنیم.
در طول سال‌ها، دانشمندان متوجه شدند که بسیاری از لیپوپروتئین‌های سطحی B. burgdorferi به اجزای سیستم کمپلمان میزبان خود متصل می‌شوند. دانشمندان فرض می کنند که B. burgdorferi لیپوپروتئین های مختلف زیادی را بر روی سطح سلول خود بیان می کند، زیرا راه های متعددی برای فعال کردن سیستم کمپلمان وجود دارد و به دلیل تفاوت اندکی پروتئین های مکمل در بین میزبان های حیوانی مختلف که B. burgdorferi آلوده می کند.

مولی جوت، محقق بیماری لایم در دانشگاه فلوریدا مرکزی، گفت: بیماری لایم واقعاً از حرکت بورلیا از محل عفونت که در آن کنه نیش می‌زند، از طریق خون، و به بافت‌های دیگر ناشی می‌شود. در مطالعه بورلیا قادر است بر موانع میزبان برای انتشار غلبه کند و یکی از این موانع سیستم مکمل است. اگر بتوانیم درک کنیم که Borrelia چگونه بر این موانع غلبه می کند، می توانیم سعی کنیم آن را از پا بیاندازیم.

لئونگ و تیمش با براندون گارسیا، زیست‌شناس ساختاری و متخصص در سیستم مکمل در دانشگاه کارولینای شرقی، برای شناسایی لیپوپروتئین‌های فرار از سیستم مکمل B. burgdorferi همکاری کردند. با این حال، بسیاری از لیپوپروتئین‌های B.burgdorferi دارای عملکرد اضافی هستند. اگر باکتری یکی را از دست بدهد، دیگری احتمالاً آن را جبران خواهد کرد.

برای مشخص کردن عملکرد لیپوپروتئین‌ها، لئونگ و گارسیا با Wolfram Zückert در مرکز پزشکی دانشگاه کانزاس همکاری کردند. تیم زوکرت یک کتابخانه از B. burgdorferi ایجاد کرده بود که به طور جداگانه هر لیپوپروتئین را در ژنوم بیان می کند. با استفاده از این کتابخانه، زوکرت و تیمش نشان دادند که از 127 لیپوپروتئین احتمالی B. burgdorferi، تقریباً 80 مورد از آنها بر روی سطح سلول باکتری قرار دارند.

گارسیا، لئونگ و تیم‌هایشان این کتابخانه B. burgdorferi را در معرض C1 انسانی قرار دادند، یک مجتمع پروتئینی که یکی از مسیرهای سیستم کمپلمان را فعال می‌کند. آنها دو لیپوپروتئین سطحی ElpB و ElpQ را شناسایی کردند که به طور محکم به C1 انسان متصل می شوند.
لئونگ گفت: بلافاصله به نظر می رسید که این یک موفقیت واقعی بود. این واقعیت که ElpB و ElpQ دو پروتئین غیر یکسان اما بسیار همولوگ هستند که هر کدام این فعالیت را داشتند از همان ابتدا به ما گفت که این حداقل یک فعالیت بیوشیمیایی محتمل است.

لئونگ و تیمش نشان دادند که ElpB و ElpQ به بخش‌هایی از کمپلکس پروتئین C1 متصل می‌شوند که مراحل بعدی را در مسیر کمپلمان فعال می‌کند.

لئونگ گفت: آخرین قطعه، که بی‌اهمیت نبود، در حال توسعه یک سنجش بود تا واقعاً نشان دهد که این پروتئین‌ها از B. burgdorferi برای کشتن سیستم مکمل استفاده می کند. مایکل پریرا، دانشجوی فارغ التحصیل و همکار وی در این مطالعه، مقاله‌های 40 پیش را بررسی کرد تا بهترین راه را برای آزمایش اینکه ElpB و ElpQ در شرایط آزمایشگاهی از باکتری‌ها در برابر سیستم مکمل انسانی محافظت می‌کنند، تعیین کند.

با در دست داشتن روش جدید، لئونگ و تیمش گزارش دادند که B. burgdorferi بیان کننده ElpQ نسبت به باکتری های کنترلی که فاقد ElpQ هستند، 321 برابر بیشتر بقا دارد. در حالی که تعداد بیشتری از باکتری های بیان کننده ElpB در مقایسه با باکتری های کنترل زنده ماندند، این افزایش از نظر آماری معنی دار نبود.

جوت گفت: این فقط یک مطالعه بسیار جامع و سنجیده است. این فقط یک قدم نزدیکتر به درک پروتئین های کلیدی Borrelia برای تعاملات پاتوژن میزبان است. برای لئونگ، تعیین اینکه آیا ElpQ و ElpB می توانند از B. burgdorferi از سیستم مکمل در میزبان حیوان زنده محافظت کنند یا خیر، قدم بعدی است. برای انجام این آزمایش‌ها، محققان باید سویه‌های B. burgdorferi را که فاقد هر دو ElpB و ElpQ هستند مهندسی کنند. دستکاری ژنتیکی در این باکتری ها دشوار است، اما پیشرفت های جدید در CRISPR برای B. burgdorferi به پیشبرد این آزمایش ها کمک می کند.

جوت گفت: با درک اینکه چگونه B. burgdorferi از لیپوپروتئین‌های مختلف برای براندازی سیستم مکمل میزبان استفاده می‌کند، ما می‌توانیم این موانع را به نحوی قوی‌تر کنیم یا بورلیا را ضعیف‌تر کنیم. سپس موانع می‌توانند کار خود را انجام دهند و بورلیا نمی‌تواند به مکان‌هایی که دوست دارد برسد. این همان چیزی است که باعث بیماری لایم می شود.

منبع: drugdiscoverynews.com
مترجم: سید سپهر ارومیهء