Wyjątkowa Borrelia

Borrelia burgdorferi, bakteria wywołująca boreliozę, jest jedynym znanym organizmem, który może żyć bez żelaza. Wszystkie inne formy życia wykorzystują ten pierwiastek do wytwarzania protein i enzymów. Borrelia burgdorferi korzysta z manganu, dzięki czemu jest w stanie przetrwać w sytuacji, gdy broniący się przed patogenem organizm pozbawia go żelaza, by zagłodzić intruza.

Naukowcy z Johns Hopkins University (JHU), Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) i University of Texas opublikowali w The Journal of Biological Chemistry wyniki swoich badań, z których wynika, że Borrelia, by wywołać chorobę, potrzebuje dużych ilości manganu. To dlatego właśnie borelioza długo się rozwija, jest trudna do zdiagnozowania i lecznia. Najnowsze odkrycie pozwoli na opracowanie skutecznych leków.

Gdy zarazimy się jakimś patogenem, organizm reaguje odpowiedzią immunologiczną. W wątrobie produkowana jest hepcydyna, która uniemożliwia wchłanianie żelaza. Stajemy się anemiczni i to jest jeden z powodów, dla którego czujemy się źle. Jednak dzięki temu patogen nie otrzymuje żelaza, które jest mu potrzebne do wzrostu i przetrwania - wyjaśnia Valeria Culotta z JHU. Jednak Borrelia borgdorferi wyewoluowała tak, by być niewrażliwa na ten mechanizm obronny. Już w 2000 roku uczeni z University of Georgia wykazali, że w genomie tego patogenu nie występują geny odpowiedzialne za kodowanie białek zawierających żelazo oraz, że bakteria ta nie zawiera wykrywalnych ilości tego pierwiastka. To była pierwsza wskazówka sugerująca, że może ona w ogóle z niego nie korzystać.

Pani Culotta zwróciła się wówczas o pomoc do Maka Saito, chemika z WHOI, który opracował technikę pozwalającą na sprawdzenia, w jaki sposób organizmy morskie wykorzystują metale. Badanie zawartości metali w proteinach jest niezwykle trudne, gdyż podczas typowych analiz dochodzi do rozpadu białek i uwolnienia sie z nich metali. Technika, którą stworzył Saito pozwala na przeprowadzenie odpowiednich analiz.

Przeprowadzone badania wykazały, że Borrelia korzysta z manganu, a nie żelaza. Patogen wykorzystuje mangan w aminopeptydazach oraz w dysmutazie ponadtlenkowej. Ten drugi enzym odgrywa ważną rolę podczas obrony Borrelia bugdorferi przed innym mechanizmem immunologicznym. Zainfekowany organizm bombarduje intruza niezwykle groźnymi anionorodnikami ponadtlenkowymi. Dysmutaza ponadtlenkowa działa jak silny antyutleniacz chroniący bakterię.

Obecnie jedyną skuteczną terapią przeciwko boreliozie są antybiotyki, takie jak penicylina, które działają, o ile choroba została wystarczająco wcześnie wykryta. Antybiotyki spełniają swoją rolę atakując ściany komórkowe bakterii. Jednak niektóre formy Borrelii, takie jak forma L, mogą się obronić przed tego typu atakiem. Chcielibyśmy zatem znaleźć wewnątrz bakterii coś, co będziemy mogli zaatakować i powstrzymać jej rozwój. Najlepszym celem ataku są enzymy, które występują u bakterii, ale nie u ludzi. Dzięki temu możemy zabić bakterię, nie czyniąc krzywdy ludziom - mówi Culotta. Odkrycie, że Borrelia jest wyjątkowym organizmem posiadającym enzymy zawierające mangan daje nadzieję na opracowanie odpowiedniego leku.

Borrelia burgdorferi borelioza żelazo mangan