Tạo ra một đột biến trong các phân tử quan trọng có thể cung cấp phương pháp mới để ngăn ngừa và điều trị bệnh lậu

Tạo đột biến ức chế cách vi khuẩn gây bệnh Neisseria gonorrhoeae Theo các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Y sinh tại Đại học Bang Georgia, gây ra bệnh lậu, một bệnh lây nhiễm qua đường tình dục phổ biến, có thể đưa ra một phương pháp mới để ngăn ngừa và điều trị căn bệnh này.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc tạo ra một đột biến trong một phần quan trọng của chất vận chuyển màng ngoài N. gonorrhoeae sử dụng để chiếm đoạt các protein miễn dịch của con người và tước kim loại của chúng có thể giúp ngăn ngừa lây nhiễm bệnh lậu. Các phát hiện được công bố trên tạp chí mBio.

Bệnh lậu, ảnh hưởng đến hơn 80 triệu người trên thế giới mỗi năm, là mối đe dọa toàn cầu đối với sức khỏe cộng đồng do tỷ lệ kháng thuốc kháng sinh ngày càng tăng, chi phí điều trị tăng và thiếu vắc xin bảo vệ. Có đến 80% trường hợp ở phụ nữ không có triệu chứng, và nếu không được điều trị, bệnh lậu có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng về sức khỏe, bao gồm viêm vùng chậu, chửa ngoài tử cung, vô sinh, thậm chí là viêm nội tâm mạc và viêm màng não đe dọa tính mạng.

Các lựa chọn điều trị hiệu quả cho bệnh lậu ngày càng giảm do sự kháng thuốc của các loại thuốc hiện có ngày càng tăng. Ngoài ra, thật khó để xác định các mục tiêu vắc xin phù hợp vì N. gonorrhoeae làm thay đổi biểu hiện của các phân tử bề mặt quan trọng và làm giảm phản ứng miễn dịch. Để ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập gây bệnh, con người dựa vào một quá trình gọi là miễn dịch dinh dưỡng để hạn chế sự sẵn có của các chất dinh dưỡng quan trọng như sắt và kẽm và những kẻ xâm lược chết đói. Các protein liên kết kim loại cô lập kim loại và hạn chế số lượng các ion kim loại thiết yếu tự do mà mầm bệnh cần để phát triển và gây bệnh.

Để vượt qua các nỗ lực miễn dịch dinh dưỡng của vật chủ, N. gonorrhoeae triển khai các chất vận chuyển phụ thuộc TonB (TdT) vào màng ngoài của nó để liên kết với các protein miễn dịch dinh dưỡng của vật chủ và tước bỏ kim loại của chúng. TdT thường đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các bệnh nhiễm trùng, khiến chúng trở thành mục tiêu vắc xin đầy hứa hẹn.

Một TdT tên là TdfJ nhận ra S100A7 của con người, một protein liên kết với kẽm, ức chế sự nhân lên của mầm bệnh bằng cách ẩn kẽm. N. gonorrhoeae sử dụng TdfJ để chiết xuất kẽm từ S100A7 và nội hóa kim loại. TdfJ chứa một ngón tay xoắn alpha ở vòng lặp ngoại bào 3. Một chuỗi xoắn alpha tương tự ở vòng 3 của một TdT lậu cầu khác, được gọi là TbpA, đóng một vai trò quan trọng trong sự tương tác giữa TbpA và transferrin ở người, cần thiết cho sự hấp thu sắt . Dựa trên thông tin này, các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng chuỗi xoắn 3 vòng lặp TdfJ (L3H) tham gia vào các tương tác với S100A7 và họ tạo ra một loạt các đột biến trong TdfJ L3H để xác định xem chúng có chặn khả năng của N. gonorrhoeae để thu nhận kẽm và do đó để gây bệnh.

“Triển vọng về các bệnh nhiễm trùng do lậu cầu không thể điều trị được đã thúc đẩy nỗ lực xác định mục tiêu cho các chiến lược điều trị và phòng ngừa mới, và các thành viên của họ các chất vận chuyển kim loại phụ thuộc vào màng ngoài TonB đã nổi lên như những ứng cử viên đầy hứa hẹn vì họ đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành nhiễm trùng”, nói. Tiến sĩ Cynthia Nau Cornelissen, tác giả chính của nghiên cứu, Giáo sư Đại học Xuất sắc và giám đốc Trung tâm Miễn dịch học Dịch thuật thuộc Viện Khoa học Y sinh tại Bang Georgia. “Nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ rằng sự đột biến của các dư lượng quan trọng trong TdfJ L3H làm giảm liên kết S100A7 và vi phạm bản quyền kẽm của gonococcus, với những tác động sâu sắc nhất được thấy khi thay thế ở dư lượng K261 và R262. Tổng hợp lại, những dữ liệu này cho thấy vai trò quan trọng của TdfJ L3H trong việc phá hủy khả năng miễn dịch dinh dưỡng của vật chủ. “

Nghiên cứu đã mô tả sự tương tác liên kết giữa nhà nhập khẩu kẽm TdfJ và nguồn kẽm người của nó, S100A7, và nó cũng xác định một vùng quan trọng của TdfJ làm trung gian cho sự tương tác này.

Lần đầu tiên chúng tôi trình bày chi tiết về tương tác liên kết giữa lậu cầu TdfJ và phối tử người S100A7 của nó. Chúng tôi cũng xác định được một số đột biến trong vòng 3 TdfJ làm thay đổi liên kết S100A7 và quá trình chiết xuất kẽm sau đó. Với sự hiểu biết sâu sắc hơn về các mối quan hệ phức tạp giữa các thụ thể dinh dưỡng của vi khuẩn này và các nguồn dinh dưỡng vật chủ của chúng, chúng tôi có thể giúp mở đường cho việc xác định phương pháp dự phòng và / hoặc điều trị hiệu quả đối với một căn bệnh quan trọng ở người. “

Stavros A. Maurakis, Tác giả đầu tiên và Tiến sĩ. Tốt nghiệp Viện Khoa học Y sinh, Bang Georgia

Các đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm Stavros A. Maurakis, Julie L. Stoudenmire và Cynthia Nau Cornelissen thuộc Viện Khoa học Y sinh tại Bang Georgia; và Jeffrey K. Rymer và Walter J. Chazin của Đại học Vanderbilt.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia (NIH).