Das Geheimnis , warum Mykobakterien - eine Familie, die die Mikrobe, die bewirkt, dass TB umfasst - sind außerordentlich hardy Organismen wird von University of Otago, Neuseeland entwirrt , Forschung, die neue Hoffnung für die Entwicklung einer revolutionären Klasse bietet Antibiotika um TB zu bekämpfen.
In Zusammenarbeit mit Forschern in den USA und Deutschland, haben Otago Mikrobiologen die Mechanismen , durch die der aeroben Boden Mikrobe Mycobacterium smegmatis ist in der Lage, für extreme Längen von Zeit in der Abwesenheit bestehen bleiben, oder in der Nähe von - Abwesenheit von Sauerstoff gehänselt.
Ihre Erkenntnisse, die diese Woche veröffentlicht in der renommierten US- Fachzeitschrift PNAS, zeigen, dass Wasserstoff ist ein Schlüsselfaktor , der Mykobakterien ermöglicht, Sauerstoff - Begrenzung über einen langen Zeitraum zu überleben.
Das Team um Professor Greg Koch geführt , festgestellt, dass unter diesen Bedingungen das Bakterium in der Lage, schnell zu wechseln ihre Zellstoffwechsel von einer primär auf Sauerstoffbasis einen über eine, die Gärung zur Energieerzeugung anstatt verwendet .
Diese Stoffwechselmodusabhängig von der Herstellung und das Recycling von molekularem Wasserstoff , einem hochenergetischen Brennstoff und diffundierend Gas. Diese Zellen Wasserstoff zu produzieren, ihr Überleben zu sichern , bis sie wieder Zugang zu ausreichend Sauerstoff für das Wachstum.
Professor Koch sagt, es war lange Zeit ein Rätsel , wie Mykobakterien Energie erzeugen , wenn sie in ihrer sauerstoffarmen ruhenden Staaten.
" Mykobakterien wachsen durch Verbrennen ihrer bevorzugten kohlenstoffbasierten Energiequellen unter Verwendung von Sauerstoff . Sie können aber auch irgendwie für Monate oder Jahre zu überleben , wenn ihre Sauerstoffversorgung erschöpft ist.
"Zum Beispiel bei Menschen mit latenter TB -Infektionen, Mycobacterium Tuberkulose Bakterien werden in von Klumpen von Immun- und anderen Körperzellen in dem, was wird angenommen, dass ein extrem sauerstoffarmen Umgebung sein mauert. Allerdings müssen solche Patienten für den Rest ihres Lebens , wenn die Bakterien wieder aktiv überwacht werden ", sagt er .
Professor Cooks Team festgestellt, dass Mycobacterium smegmatis verstoffwechselt molekularem Wasserstoff mit Hilfe von drei Enzymen namens Hydrogenasen . Eine Hydrogenase erzeugt Wasserstoff , während die beiden anderen konsumieren . Diese Hydrogenasen werden unter Sauerstoffmangel durch ein Master-Regulator genannt DOSR aktiviert.
Die Forscher fanden heraus , dass Stämme von Mycobacterium smegmatis , in denen die Gene für die Hydrogenasen oder den Regler DOSR gewesen " ausgeknockt " erlebt hundert Reduzierung der Langzeitüberleben im Vergleich zur normalen Bakterien, sagt er.
Sein Team testet derzeit , ob diese Ergebnisse sind erweiterbar auf Mycobacterium tuberculosis, die eine weitere vorhergesagt Hydrogenase unter niedrigen Sauerstoffbedingungen aktiviert .
"Wenn Ausschlagen dieses andere Hydrogenase drastisch langfristige Überleben reduziert , kann das Enzym am Ende wird eine ausgezeichnete nächsten Generation Drug-Target in einer latenten TB- Infektion , die rund ein Drittel der Weltbevölkerung leidet.
Die Otago Forscher TB Terminator '' Studien über WasserstoffgärungMykobakterien wurden in Zusammenarbeit mit Professor William Jacobs Jr., einer der weltweit führenden Bakteriengenetiker an der Albert Einstein College of Medicine in New York , der als bekannt ist, durchgeführt .
Einer der führenden Autoren des Papiers ist Dr. Michael Berney , ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter von Professor Cook Labor der jetzt Assistenzprofessor bei Prof. Jacobs Labor verbunden. Die anderen Co-Autoren gehören Professor Koch, Dr. Chris Greening , der auch Co- führte die Studie und hat vor kurzem seine Promotion in der Cook- Labor, und Prof. Dr. Ralf Conrad, Direktor am Max - Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg, Deutschland.
Die Forschung wurde von der Royal Society of Neuseelands Marsden Fund finanziert.
Hintergrundinformation:
Warum Wasserstoff in so Mykobakterien zu Sauerstoffmangel überleben wichtig :
Da die grundlegenden chemischen Verbindung hat H2 mehrere eindrucksvolle Eigenschaften . Es liefert mehr Energie pro Gewichtseinheit als jeder andere Molekül; damit die Verbrennung dieses Molekül als Brennstoff können zelluläre Vorgänge in einem überlebenden Zellen zu fahren.
Allerdings ist es auch ein sehr diffusions Gas; daher können H2-Produktion Mykobakterien , Energie durch Dissipation überschüssiger Kraftstoff als H2 zu produzieren.
H2-Produktion ist ein Gärungsprozess , während H2 -Recycling ist ein Prozess der Atmung . Beide Verfahren ermöglichen die Zelle, um Energie zu erzeugen , aber in unterschiedlicher Weise ; Atmung liefert mehr Energie insgesamt, aber Fermentation kann auftreten, selbst wenn Sauerstoff fehlt völlig . Durch die Aufrechterhaltung einer sorgfältigen Balance zwischen Gärung und Atmung kann der mycobakteriellen Zell erregt und unbelastet bleiben . Somit kann die Zelle sowohl mit plötzlichen Einbrüchen in den Umgebungsbedingungen zu bewältigen und zu maximieren Energie - Erzeugung , wenn die Bedingungen zu verbessern.
Es ist nun klar , dass unsere früheren Modelle, wie Mykobakterien erzeugen ihre Energie sind simpel und dass sie wesentlich flexibler , als wir bisher angenommen. Während klar ist, dass die Atmung ist für das Wachstum benötigt , ist es klar , dass die Fermentation Ergänzungen dieser Prozess während der langfristige Überleben .