 |
| Profesor Purdue ilmu biologi Zhao-Qing Luo, di sebelah kanan, dan mahasiswa pascasarjana Yunhao melihat Tan pada pertumbuhan bakteri Legionella pneumophila dalam cawan petri. (Kredit: Universitas Purdue foto yang tersedia oleh Laurie Iten dan Rodney McPhail) |
ScienceDaily (20 Desember 2011) - Bakteri mampu membangun rumah disamarkan untuk diri mereka sendiri di dalam sel yang sehat - dan menyebabkan penyakit - dengan memanipulasi proses selular alami.
Ahli biologi Universitas Purdue memimpin sebuah tim yang mengungkapkan bagaimana sepasang protein dari bakteri Legionella pneumophila, yang menyebabkan penyakit Legionnaires, mengubah protein tuan rumah dalam rangka untuk mengalihkan bahan baku dalam sel untuk digunakan dalam membangun dan menyamarkan sebuah struktur besar yang rumah bakteri seperti ulangan.
Zhao-Qing Luo, associate profesor ilmu biologi yang mengepalai penelitian itu, mengatakan modifikasi dari protein host menciptakan bendungan, memblokir protein yang akan digunakan sebagai batu bata dalam konstruksi seluler dari mencapai tujuan mereka. Protein "batu bata" yang kemudian dialihkan dan dimasukkan ke dalam struktur bakteri disebut vakuola yang rumah bakteri seperti replikasi dalam sel. Karena vakuola mengandung bahan-bahan alami untuk sel, ia pergi tidak diakui sebagai struktur asing.
"Protein bakteri menggunakan protein membran selular untuk membangun rumah mereka, yang adalah semacam seperti balon," kata Luo. "Ini perlu untuk meregangkan dan tumbuh besar sebagai replikasi bakteri yang lebih terjadi. Bahan membran vakuola membantu menjadi lebih kenyal dan elastis, dan juga kamuflase struktur. Bakteri mencuri bahan dari sel untuk membangun rumah mereka sendiri dan kemudian menyamar itu sehingga menyatu dengan lingkungan. "
Metode yang bakteri mencapai pencurian ini adalah apa yang paling mengejutkan Luo.
Protein-protein bakteri, yang bernama AnkX dan Lem3, memodifikasi protein host melalui proses biokimia yang disebut phosphorylcholination yang digunakan oleh sel-sel sehat untuk mengatur respon kekebalan. Phosphorylcholination diketahui terjadi di banyak organisme dan melibatkan penambahan kelompok kimia kecil, yang disebut bagian phosphorylcholine, ke molekul target, katanya.
Tim menemukan bahwa AnkX menambahkan bagian phosphorylcholine dengan protein host yang terlibat dalam bergerak protein dari retikulum endoplasma sel untuk tujuan selular mereka. Modifikasi secara efektif menutup proses ini dan menciptakan sebuah bendungan yang menghalangi protein dari mencapai tujuan mereka.
Para Lem3 protein bakteri diposisikan di luar vakuola dan membalikkan modifikasi dari protein host untuk memastikan bahwa protein "batu bata" bebas untuk digunakan dalam penciptaan struktur bakteri.
Penelitian ini adalah yang pertama untuk mengidentifikasi protein yang secara langsung menambah dan menghapus bagian phosphorylcholine, Luo mengatakan.
"Kami terkejut menemukan bahwa protein bakteri menggunakan proses phosphorylcholination dan menemukan bahwa proses ini adalah reversibel," katanya. "Ini adalah bukti dari sinyal cara baru ini diteruskan dalam sel, dan kami sangat ingin untuk menyelidiki hal itu."
Tim juga menemukan bahwa reaksi phosphorylcholination dilakukan pada situs tertentu pada protein disebut domain Fic. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan situs ini memicu reaksi yang berbeda yang disebut AMPylation.
Sangat jarang untuk sebuah domain untuk mengkatalisis lebih dari satu reaksi, dan hal itu dianggap hanya tanggung jawab situs ini adalah untuk mentransfer kelompok kimia yang diperlukan untuk AMPylation, Luo mengatakan.
"Mengungkap bahwa domain ini memiliki peran ganda sangat penting untuk mengidentifikasi atau layar untuk senyawa untuk menghambat aktivitas dan melawan penyakit," katanya. "Domain ini memiliki keterlibatan yang lebih luas dalam reaksi biokimia dari yang kita duga dan mungkin menjadi sasaran menjanjikan untuk pengobatan yang efektif."
Selama infeksi bakteri memberikan ratusan protein ke dalam sel-sel sehat yang mengubah proses seluler untuk mengubah lingkungan yang bermusuhan menjadi satu ramah terhadap replikasi bakteri, tetapi peran tertentu hanya sekitar 20 protein yang dikenal, kata Luo.
"Dalam rangka untuk menentukan protein yang akan menjadi target baik untuk antibiotik baru, kita perlu menentukan peran mereka dan pentingnya untuk keberhasilan infeksi," katanya. "Kita perlu memahami di tingkat biokimia apa protein lakukan dan bagaimana mereka mengambil alih proses selular alami Kemudian kita dapat bekerja pada menemukan cara untuk memblokir kegiatan ini, menghentikan infeksi dan menyelamatkan nyawa.."
Sebuah kertas merinci National Institutes of Health-mereka didanai pekerjaan ini diterbitkan dalam edisi terbaru dari Prosiding National Academy of Sciences. Selain Luo, Purdue mahasiswa pascasarjana Yunhao Tan dan Randy Ronald dari Indiana University co-menulis kertas.
Luo depan berencana untuk menggunakan protein bakteri sebagai alat untuk mempelajari lebih lanjut tentang proses seluler yang kompleks dikendalikan oleh phosphorylcholination dan untuk menentukan peran proses biokimia dalam sel sinyal. (Google Translate)