Menukar pengaturcaraan genetik seseorang lebih mudah daripada yang anda fikirkan. Walaupun teknik untuk mengubah DNA pada tahap molekul menjadi lebih banyak digunakan, ia juga mungkin untuk menghidupkan atau menghidupkan gen tanpa mengubah secara genetik bahan genetik yang mendasari. Ini bermakna kita boleh menjejaskan arahan genetik yang dihantar ke badan organisma dengan mengubah alam sekitar atau dengan ubat-ubatan.
Bidang "epigenetik" ini telah membantu para doktor memahami bagaimana penyakit-penyakit tertentu berfungsi, mengapa senaman dapat bermanfaat, dan bagaimana kita dapat mengubah proses penuaan. Tetapi rakan-rakan saya dan saya cuba menyiasat peranan epigenetik dalam bakteria.
Kami baru-baru ini mempelajari cara yang mungkin untuk mempengaruhi epigenetik bakteria yang mungkin dapat menghentikan jangkitan tanpa menggunakan ubat antibiotik. Dan memandangkan banyak bakteria menjadi tahan terhadap antibiotik yang sedia ada, yang dapat membuka cara baru penting untuk merawat penyakit.
Kajian kami melihat bakteria Acinetobacter baumannii, yang merupakan penyebab utama jangkitan yang boleh ditangkap di hospital dan membunuh sehingga 70 peratus orang yang dijangkiti. Antibiotik tidak lagi berfungsi pada beberapa jenis A. baumannii - dan Pertubuhan Kesihatan Sedunia baru-baru ini mengutamakannya sebagai ancaman bakteria terbesar bagi kesihatan manusia.
Kami sudah mempunyai ubat antivirulensi yang tidak membunuh bakteria tetapi menjadikannya tidak berbahaya supaya sistem imun badan dapat membersihkannya tanpa meninggalkan apa-apa di belakang untuk menjadi tahan terhadap dadah. Datang dengan cara untuk menjejaskan epigenetik bakteria yang menjadikan pepijat tidak berbahaya dapat membantu kami mencipta ubat antivirulence baru yang akan memberikan sumbangan besar kepada ubat.
Untuk memulakan proses ini, kita mula-mula beralih kepada epigenetik manusia. Cara paling umum untuk mempengaruhi epigenetik kami ialah menambah tag molekul kecil kepada bahan genetik kami yang menghidupkan atau mematikan gen yang berkaitan. Khususnya, kita boleh menambah teg yang dikenali sebagai kumpulan asetil kepada protein penting yang dipanggil histone.
Menambah label acetyl ke histone (CNX OpenStax, CC BY) Histone menganjurkan molekul DNA 2m kami yang panjang agar ia dapat disesuaikan dengan kemas dalam sel-sel panjang mikrometer 100 kami. Menambah label asetil merupakan mekanisme semulajadi yang digunakan oleh sel untuk menukar cara histon berinteraksi dengan DNA. Menambah label asetil biasanya mengaktifkan gen tertentu, yang bermakna mereka menukar cara sel berkelakuan. Kegagalan dalam proses pengubahsuaian histon dikaitkan dengan kanser, penyakit kardiovaskular dan banyak gangguan neurodegeneratif.
Sel bakteria mempunyai versi histone mereka sendiri yang dikenali sebagai HU, yang menganjurkan DNA mereka dan terlibat dalam membuat semua fungsinya berfungsi. Bakteria yang dirujuk sebagai "Gram-positif", seperti yang ada dalam sistem pencernaan kita yang membantu kita memecah makanan, tidak dapat bertahan tanpa bekerja HU. Dan "bakteria Gram-negatif", yang biasanya menjadi orang yang membuat kita sakit seperti Salmonella enterica, menjadi kurang berbahaya tanpa HU.
Ubat baru
Dalam kajian kami, kami mendapati bahawa menambah tag asetil ke HU secara signifikan memberi kesan kepada cara ia berinteraksi dengan DNA. Ini bermakna kemungkinan besar pengubahsuaian itu membuat perubahan epigenetik, yang mempengaruhi bagaimana bakteria tumbuh dan menjangkiti organisma lain. Jadi jika kita boleh membuat ubat-ubatan yang membuat perubahan ini kepada protein bakteria dengan cara ini, kita boleh mempunyai cara baru untuk menghentikan jangkitan.
Ini adalah cabaran yang sangat penting dalam perubatan sekarang, kerana bakteria yang tahan terhadap antibiotik membunuh 700, 000 orang setahun di seluruh dunia. Sekiranya kita tidak mendapat rawatan baru, jumlah kematian tahunan boleh meningkat kepada 10 juta pada tahun 2025.
Sebaik sahaja kita mengesahkan hubungan antara perubahan epigenetik dan jangkitan bakteria tertentu, kita boleh mula mencari bahan yang mengubah epigenetik bakteria dengan cara ini menjadikannya kurang berbahaya. Terdapat beberapa molekul yang mensasarkan epigenetik manusia dengan cara yang sama di bawah perkembangan pramatikal atau dalam ujian klinikal. Jadi dadah yang "mematikan" keupayaan bakteria untuk menyebabkan jangkitan mungkin tidak terlalu jauh.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Yu-Hsuan Tsai, Pensyarah Kimia Organik, Universiti Cardiff
