Бактериальный фермент может помочь определить пробиотики для предотвращения нефролитиаза

БАКТЕРИИ МОГУТ ПОМОЧЬ В ПРОФИЛАКТИКЕ МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ

Раскрытие функции бактериального Гена может помочь предотвратить камни в почках

Уролитиаз, или мочекаменная болезнь сопровождается формированием конкрементов (камней) в органах мочевыделительной системы, в частности – почках (в этом случае говорят о нефролитиазе). Среди всех видов камней при мочекаменной болезни оксалаты кальция встречаются наиболее часто и составляют более 70% всех случаев нефролитиаза. Они практически не растворяются и с течением времени могут превращаться в коралловые камни внушительного размера. Оксалат кальция – это соль щелочноземельного металла кальция и органической двухосновной щавелевой кислоты с формулой CaC₂O₄.

Открытие функции одного из генов бактерий может привести к созданию средства, предотвращающего образование одного из самых распространенных типов почечных камней – оксалатов. Об это сообщили ученые из Университета Пердью (США).

Клетки человеческого организма не способны метаболизировать оксалаты – соли щавелевой кислоты, находящиеся практически во всех растениях, которые мы едим. Поэтому все оксалаты, полученные из пищи, должны выводиться из организма.

Почечные камни из кальциевой соли щавелевой кислоты формируются, когда концентрация оксалатов достигает высокого уровня. Около 80% почечных камней у человека состоят из нерастворимого оксалата кальция.

Т. Дж. Кэппок, биохимик из Университета Пердью, вместе со своей командой сделал интересное открытие, когда они изучали гены безобидной бактерии Acetobacter aceti, которая отвечает за образование уксусной кислоты в вине. Кэппок говорит, что этот организм живет на многих растениях и процветает в кислой среде, которая может убить большинство других бактерий.

Ученые были поражены, обнаружив, что в генах Acetobacter aceti закодирован такой же энзим, как и в знаменитой кишечной палочке E. coli. Этот энзим, обладающий неизвестными функциями, у эшерихии был назван YfdE. Секвенирование ДНК бактерий идентифицировало у них похожие гены, но не пролило свет на функцию таинственного фермента.

Прим.: Секвенирование ДНК - определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности ДНК (от лат. sequentum — последовательность).

Кэппок говорит: «Когда мы рассматривали геном бактерий, мы не могли сказать о том, что делают те или иные протеины в этом организме. Это как будто мы знаем, что это просто автомобиль. Но мы не знаем, это гоночный автомобиль или грузовик. Секвенирование ДНК говорит нам о том, что в организме есть некий протеин, но мы не знаем, для чего он и что делает».

Оказалось, что многие другие бактерии имеют подобные гены, но, судя по всему, они не способны эти гены использовать.

Кэппок добавляет: «Некоторые бактерии в желудочно-кишечном тракте усваивают оксалат, и мне кажется, мы знаем, как это работает. Но мы не знаем, почему многие другие погибают под действием оксалата, несмотря на то, что они имеют гены, способные защитить их. Оксалат – это очень крепкий орешек для любого организма. Это очень стабильная молекула, которую трудно расщепить».

Исследователи определили, какие химические вещества перерабатываются с помощью таинственного энзима YfdE. Интуитивно они предположили, что это оксалаты. В итоге результаты их исследования смогли объединить цепочку разрушения оксалата с основным «ядром» обмена веществ бактерии.

Оценка функции YfdE поможет идентифицировать бактерии, которые могли бы служить в человеческом желудочно-кишечном тракте пробиотиком, способным разрушать оксалаты из пищи и снижать риск мочекаменной болезни. Почечные камни, которые обнаруживаются у 5% американской популяции, могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем, поэтому новое средство было бы востребовано.

Ученые говорят: «Если мы поймем, какие бактерии нужны для разрушения оксалата, то мы сможем заселить ими кишечник человека, ограничив тем самым всасывание оксалатов из растительной пищи. Возможно, мы даже сможем создать такую бактерию, методами генной инженерии заставив ее делать эту работу для нас».

Информация по результатам секвенирования генома увеличит скорость поиска, сказал Кэппок. "Поскольку мы выяснили, что делает генный продукт, мы сможем найти его в любом организме и можем сосредоточиться на тех из них, кто может быть полезным", - сказал он.

Исследователи использовали рентгеновскую кристаллографию для определения наиболее важных областей фермента YfdE.

Источник: Purdue University.