Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν φυσική πρωτεΐνη που παγιδεύει και σκοτώνει επιβλαβή βακτήρια

Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν φυσική πρωτεΐνη που παγιδεύει και σκοτώνει επιβλαβή βακτήρια

Η πρωτεΐνη που ονομάζεται intelectin-2 παίζει έναν άλλο σημαντικό ρόλο ενισχύοντας το προστατευτικό στρώμα βλέννας που καλύπτει το πεπτικό σύστημα.

Οι βλεννογονικές επενδύσεις του σώματος περιέχουν μια σειρά προστατευτικών μορίων που βοηθούν στην αποτροπή της πρόκλησης φλεγμονής ή λοίμωξης από τα μικρόβια. Μια σημαντική ομάδα αυτών των αμυντικών ουσιών είναι οι λεκτίνες, οι οποίες αναγνωρίζουν τα μικρόβια και άλλα κύτταρα προσκολλώμενες σε σάκχαρα στις επιφάνειές τους.

Ερευνητές του MIT αναφέρουν ότι μία λεκτίνη μπορεί να δράσει εναντίον πολλών τύπων βακτηρίων στο γαστρεντερικό (ΓΕΣ) σωλήνα. Η πρωτεΐνη, που ονομάζεται intelectin-2, προσκολλάται στα σάκχαρα των βακτηριακών μεμβρανών, γεγονός που βοηθά στην παγίδευση των μικροβίων και στην επιβράδυνση της ανάπτυξής τους. Συνδέει επίσης συστατικά της βλέννας, ένα βήμα που μπορεί να ενισχύσει το φράγμα της βλέννας.

«Αυτό που είναι αξιοσημείωτο είναι ότι η intelectin-2 λειτουργεί με δύο συμπληρωματικούς τρόπους. Βοηθά στη σταθεροποίηση του στρώματος βλέννας και, εάν αυτό το φράγμα διαταραχθεί, μπορεί να εξουδετερώσει ή να περιορίσει άμεσα τα βακτήρια που αρχίζουν να διαφεύγουν», λέει η Laura Kiessling, καθηγήτρια Χημείας της Novartis στο MIT και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Επειδή η intelectin-2 φαίνεται να δρα ευρέως κατά των βακτηρίων του εντέρου, οι ερευνητές λένε ότι θα μπορούσε να αναπτυχθεί σε μια θεραπευτική προσέγγιση. Υποδεικνύουν επίσης ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση του φραγμού της βλέννας σε καταστάσεις όπως η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου.

Η Amanda Dugan, πρώην ερευνήτρια του MIT, και ο Deepsing Syangtan, PhD ’24, είναι οι κύριοι συγγραφείς της εργασίας, η οποία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Nature Communications .

Μια πολυλειτουργική πρωτεΐνη

Τα τρέχοντα στοιχεία υποδηλώνουν ότι το ανθρώπινο γονιδίωμα κωδικοποιεί περισσότερες από 200 λεκτίνες — πρωτεΐνες δέσμευσης υδατανθράκων που παίζουν ποικίλους ρόλους στο ανοσοποιητικό σύστημα και στην επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων. Το εργαστήριο του Kiessling, το οποίο διερευνά τις αλληλεπιδράσεις λεκτίνης-υδατάνθρακα, πρόσφατα ενδιαφέρθηκε για μια οικογένεια λεκτινών που ονομάζονται intelectins. Στους ανθρώπους, αυτή η οικογένεια περιλαμβάνει δύο λεκτίνες, την intelectin-1 και την intelectin-2.

Αυτές οι δύο πρωτεΐνες έχουν πολύ παρόμοιες δομές, αλλά η intelectin-1 διακρίνεται στο ότι συνδέεται μόνο με υδατάνθρακες που βρίσκονται σε βακτήρια και άλλα μικρόβια. Πριν από περίπου 10 χρόνια, η Kiessling και οι συνάδελφοί της κατάφεραν να ανακαλύψουν τη δομή της intelectin-1, αλλά οι λειτουργίες της δεν έχουν ακόμη κατανοηθεί πλήρως.

Εκείνη την εποχή, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι η intelectin-2 μπορεί να παίζει ρόλο στην ανοσολογική άμυνα, αλλά δεν υπήρχαν πολλές μελέτες που να υποστηρίζουν αυτή την ιδέα. Ο Dugan, τότε μεταδιδακτορικός στο εργαστήριο του Kiessling, ξεκίνησε να μαθαίνει περισσότερα για την intelectin-2.

Σύνδεση βλέννας και μικροβίων

Στους ανθρώπους, η intelectin-2 παράγεται σε σταθερά επίπεδα από τα κύτταρα Paneth στο λεπτό έντερο, αλλά σε ποντίκια, η έκφρασή της από τα κύτταρα Goblet που παράγουν βλέννα φαίνεται να προκαλείται από φλεγμονή και ορισμένους τύπους παρασιτικών λοιμώξεων.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η intelectin-2 τόσο σε ανθρώπους όσο και σε ποντίκια συνδέεται με ένα μόριο σακχάρου που ονομάζεται γαλακτόζη. Αυτό το σάκχαρο βρίσκεται συνήθως σε μόρια που ονομάζονται βλεννίνες και αποτελούν τη βλέννα. Όταν η intelectin-2 συνδέεται με αυτές τις βλεννίνες, βοηθά στην ενίσχυση του φραγμού της βλέννας, διαπίστωσαν οι ερευνητές.

Η γαλακτόζη βρίσκεται επίσης σε υδατάνθρακες που εμφανίζονται στις επιφάνειες ορισμένων βακτηριακών κυττάρων. Οι ερευνητές έδειξαν ότι η intelectin-2 μπορεί να συνδεθεί με μικρόβια που εμφανίζουν αυτά τα σάκχαρα, συμπεριλαμβανομένων πολλών παθογόνων που προκαλούν γαστρεντερικές λοιμώξεις.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα παγιδευμένα μικρόβια τελικά αποσυντίθενται, γεγονός που υποδηλώνει ότι η πρωτεΐνη είναι σε θέση να τα σκοτώσει διαταράσσοντας τις κυτταρικές τους μεμβράνες. Αυτή η αντιμικροβιακή δράση φαίνεται να επηρεάζει ένα ευρύ φάσμα βακτηρίων, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που είναι ανθεκτικά στα παραδοσιακά αντιβιοτικά.

Αυτές οι διπλές λειτουργίες βοηθούν στην προστασία του βλεννογόνου του γαστρεντερικού σωλήνα από μολύνσεις, πιστεύουν οι ερευνητές.

«Η Intelectin-2 ενισχύει πρώτα το ίδιο το φράγμα βλέννας και, στη συνέχεια, εάν αυτό το φράγμα παραβιαστεί, μπορεί να ελέγξει τα βακτήρια και να περιορίσει την ανάπτυξή τους», λέει ο Kiessling.

Καταπολέμηση της μόλυνσης

Σε ασθενείς με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου, τα επίπεδα της intelectin-2 μπορεί να γίνουν ασυνήθιστα υψηλά ή χαμηλά. Τα χαμηλά επίπεδα θα μπορούσαν να συμβάλουν στην υποβάθμιση του φραγμού της βλέννας, ενώ τα υψηλά επίπεδα θα μπορούσαν να σκοτώσουν πάρα πολλά ωφέλιμα βακτήρια που φυσιολογικά ζουν στο έντερο. Η εύρεση τρόπων για την αποκατάσταση των σωστών επιπέδων της intelectin-2 θα μπορούσε να είναι ωφέλιμη για αυτούς τους ασθενείς, λένε οι ερευνητές.

«Τα ευρήματά μας δείχνουν πόσο κρίσιμο είναι να σταθεροποιήσουμε το φράγμα της βλέννας. Κοιτάζοντας μπροστά, μπορούμε να φανταστούμε την αξιοποίηση των ιδιοτήτων της λεκτίνης για να σχεδιάσουμε πρωτεΐνες που ενισχύουν ενεργά αυτό το προστατευτικό στρώμα», λέει ο Kiessling.

Επειδή η intelectin-2 μπορεί να εξουδετερώσει ή να εξαλείψει παθογόνα όπως ο Staphylococcus aureus και η Klebsiella pneumoniae , τα οποία συχνά είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν με αντιβιοτικά, θα μπορούσε ενδεχομένως να προσαρμοστεί ως αντιμικροβιακός παράγοντας.

«Η αξιοποίηση των ανθρώπινων λεκτινών ως εργαλείων για την καταπολέμηση της αντιμικροβιακής αντοχής ανοίγει μια θεμελιωδώς νέα στρατηγική που βασίζεται στις δικές μας έμφυτες ανοσολογικές άμυνες», λέει ο Kiessling. «Η αξιοποίηση των πρωτεϊνών που το σώμα χρησιμοποιεί ήδη για να προστατευτεί από παθογόνα είναι συναρπαστική και μια κατεύθυνση που επιδιώκουμε».

Παραπομπή: «Η Ιντελεκτίνη-2 είναι μια αντιμικροβιακή λεκτίνη ευρέος φάσματος» από τους Amanda E. Dugan, Deepsing Syangtan, Eric B. Nonnecke, Rajeev S. Chorghade, Amanda L. Peiffer, Jenny J. Yao, Jessica Ille-Bunn, Dallis Sergioashnéleb, Vlamakis, Sunhee Bae, Sheila Johnson, Chariesse Ellis, Soumi Ghosh, Jill W. Alty, Carolyn E. Barnes, Miri Krupkin, Gerardo Cárcamo-Oyarce, Katharina Ribbeck, Ramnik J. Xavier, Charles L. Bevins και Laura L. N.
DOI: 10.1038/s41467-025-67099-4

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Κοινό Ταμείο Glycoscience των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας , το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργίας και Λοιμωδών Νοσημάτων, το Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

πηγή:scitechdaily.com