Peptyd z oka nadzieją na nowe leki przeciwbakteryjne

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley odkryli, że niewielkie fragmenty cytokeratyny z rogówki wyjątkowo skutecznie eliminują patogeny. Testy syntetycznych wersji fragmentów białka wykazały, że usuwają one paciorkowce Streptococcus pyogenes, które wywołują m.in. anginę, pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) oraz oportunistyczne pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa).

Ekscytujące jest to, że keratyny z naszego studium już występują w organizmie, nie są więc toksyczne i na pewno cechują się biokompatybilnością. Problem z wcześniej odkrytymi [...] peptydami antydrobnoustrojowymi polegał na tym, że albo były toksyczne, albo ulegały inaktywacji przy stężeniach soli występujących w naszych ciałach - tłumaczy prof. Suzanne Fleiszig.

Nowe białka pozyskiwano z cytokeratyny 6A. Cytokeratyny to włókna zbliżone do keratyny, które stanowią najbardziej stabilną część cytoszkieletu. Zwykliśmy uważać, że cytokeratyny to głównie białka strukturalne, lecz nasze studium wykazało, że ich fragmenty potrafią zwalczać patogeny - opowiada Connie Tam. Cytokeratyna 6A występuje w komórkach nabłonkowych rogówki, skóry, włosów i paznokci. Wszystkie te rejony są stale wystawione na oddziaływanie mikroorganizmów, wydaje się zatem sensowne, że stanowią część mechanizmów obronnych.

Akademicy z laboratorium Fleiszig wpadli na ciekawy trop, próbując rozwikłać tajemnicę niezwykłej odporności oka na zakażenie. Zauważyli, w odróżnieniu od innych powierzchni ciała, na powierzchni oka nie żyją bakterie, a w hodowlach tkanka rogówkowa łatwo usuwa patogeny. Bardzo trudno zainfekować rogówkę zdrowego oka - podkreśla Fleiszig. Używaliśmy nawet bibułki, by uszkodzić powierzchnię gałki ocznej. Później obkładaliśmy ten obszar bakteriami, a i wtedy niełatwo im było wniknąć do rogówki. Stwierdziliśmy więc, że może istnieją unikatowe dla oka czynniki antydrobnoustrojowe.

Aby stwierdzić, co odpowiada za zaobserwowane zjawisko, Amerykanie wystawiali hodowle ludzkich komórek nabłonka rogówki na oddziaływanie pałeczek ropy błękitnej. Za pomocą spektrometrii mas wytypowali peptydy, które były najbardziej aktywne podczas zwalczania bakterii. Okazały się nimi pochodne cytokeratyny 6A (skuteczne pozostawały nawet fragmenty składające się z zaledwie 10 aminokwasów).

Upewniając się, że wskazano właściwy peptyd, akademicy zastosowali wyciszanie genów. W ten sposób ograniczyli ekspresję cytokeratyny 6A w mysiej rogówce. W takich okolicznościach liczba bakterii przywierających do oka wzrosła 5-krotnie.

Testy wykazały, że pochodne cytokeratyny 6A szybko eliminują bakterie z wody i roztworu chlorku sodu (oznacza to, że sól łez nie wpływa na ich skuteczność). Eksperymenty zademonstrowały, że prowadzą one do rozszczelnienia błon komórkowych, zabijając patogeny w ciągu kilku minut.

cytokeratyna 6A peptydy antydrobnoustrojowe bakterie pałeczki okrężnicy Escherichia coli pałeczka ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa Streptococcus pyogenes Suzanne Fleiszig Connie Tam