Nový cíl pro výzkumníky, kteří hledají další možnosti boje s tuberkulózou, popsali vědci z Ceitecu Masarykovy univerzity. Díky jejich výzkumu je možné hledat látky, které pomohou oslabit odolnou buněčnou stěnu bakterie vyvolávající tuto nemoc, a navíc jich bude potřeba řádově méně, než jsou běžné dávky léčiv.
„Silná buněčná stěna způsobuje, že bakterie Mycobacterium tuberculosis odolává různým léčivům. Pokud bychom ji tedy dokázali oslabit, bylo by snazší původce nemoci zlikvidovat,“ vysvětlil Jaroslav Koča, vedoucí výzkumné skupiny, která se na práci podílela.
Spolu s kolegy se mu podařilo během několika let adaptovat výpočetní algoritmy a popsat mechanismus příslušné reakce s využitím přesné znalosti prostorového uspořádání jednoho z enzymů. Ten patří do skupiny takzvaných glykosyl transferáz, který je součástí mechanismu vytvářejícího buněčnou stěnu bakterie.
„Tento enzym a jeho působení v buňce jsou známé už dlouho a lze tedy hledat látky, které jeho činnost utlumí či zastaví úplně. Díky našim výpočtům teď ale bude možné zasáhnout do mechanismu ve chvíli, kdy je nejcitlivější a díky tomu řádově snížit množství léčiva, které je k tomu potřeba,“ vysvětil zaměření výzkumu Koča.
Princip spočívá v tom, že každá chemická reakce je charakterizována určitou energetickou křivkou nazývanou reakční koordináta a pro zdárný průběh reakce je tedy potřeba překonat jistou energetickou bariéru. Ve chvíli energetického maxima mají látky zapojené do reakce nějaký konkrétní tvar, který se nazývá tranzitní stav. Právě ten vědci z Ceitecu MU nalezli a publikovali v časopisu Chemistry – A European Journal.
„Ve chvíli, kdy znáte tranzitní stav reakce, potřebujete k jejímu zastavení či utlumení v této fázi řádově (tedy třeba tisíckrát) menší množství látky (léčiva), než když se o to pokusíte na jejím začátku. Ve světě už existují léčiva na bázi tranzitního stavu, ale je jich zatím velmi málo. Důvody jsou ty, že tranzitní stavy existují v řádu nanosekund, takže je prakticky nemožné je zachytit nějakou zobrazovací metodou. Je třeba je najít výpočetními metodami, což je zase velmi náročné na výpočetní kapacitu,“ uvedl Koča.
Mycobacterium tuberculosis a její konkrétní enzym se vědci zaměřili proto, že ji již mnoho let studuje výzkumná skupina Michaely Wimmerové z Ceitecu MU. Snaží se využívat techniky strukturní biologie pro popis jejich prostorového uspořádání, a mohou tak výpočetním chemikům dodávat prostorová data, a produkovat kontrolní data z experimentů, která potvrzují výpočty.
S výpočetní technologií a touto třídou enzymů by se odborníci chtěli v budoucnu zaměřit na trochu odlišnou oblast – kmenové buňky. V souvislosti s výzkumem jejich využití v různých terapiích je potřeba zajistit, aby se kmenové buňky v těle dostaly na správné místo. Buňky se přitom rozpoznávají za pomoci cukrů na svém povrchu. Utlumení některých z nich by mohlo pomoci nasměřovat kmenové buňky tam, kde mají v těle působit.