Proteomika, molekulární přístup ke studiu vztahu parazit - hostitel

24. září 2010

Studium lidského genomu prokázalo přítomnost více než 20 000 genů, které v sobě ukrývají klíč k syntéze stovky tisíců bílkovin řídících chod našeho těla. Takto funguje genom za normálních fyziologických podmínek u zdravého jedince. Jakákoli nemoc, včetně infekčního onemocnění, aktivuje příslušné geny k produkci specifických bílkovin, jež se podílejí na obraně proti "vetřelci", ale i na poškozování vlastního organismu imunitní reakcí na vetřelcovu přítomnost.

To je jedna strana příběhu. I vetřelec má však svůj genom schopný vyprodukovat tisíce bílkovin, jež využívá k tomu, aby v našem těle přežil, rozmnožoval se a plodil potomstvo. Dochází tak ke střetu našich bílkovin s jeho. Výsledkem této interakce je buď neškodné přebývání parazita-vetřelce v našem těle, nebo naše bílkoviny porazí bílkoviny parazita a ten odumře; parazit může ale zvítězit a my jako hostitelský organismus zemřeme nebo lehce onemocníme na počátku infekce, anebo po produkci dostatku obranných bílkovin vetřelce "zpacifikujeme".

Sledovat vzájemné interakce tak obrovského množství bílkovin parazita i hostitele simultánně a v reálnem čase (počínaje nástupem infekce) znamená monitorovat a kvantifikovat tisíce molekul bílkovin v neustále interakci. Donedávna to bylo nemožné. Nové technologie to dnes umožňují a věda, která to dokáže, se nazývá proteomika. Proteomika studující soubory všech RNA (RNA nebo m-RNA je část DNA přenášející informaci z DNA k ribosomu - buněčné organele -, kde se protein syntetizuje), jež jsou klíčem k syntéze bílkovin, se nazývá transkriptom, zatímco proteom se zabývá studiem již hotových bílkovin. Uspořádání, analýze a zpřístupnění obrovského množství dat plynoucích z těchto oborů se věnuje bioinformatika.

A teď čtenář, zahlcený informacemi, se oprávněně zeptá, k čemu to všechno je. Odpověď zní: I pro tvé dobro, čtenáři. Pro pochopení mechanismů vzniku choroby, pro upřesnění diagnostiky, pro vypracování nových léčebných strategií, jež odbourají tzv. vedlejší příznaky léku (např. poškození sliznice dvanácterníku při používání aspirinu nebo brufenu) a "snajpersky" zaútočí přesně na terč té molekuly bílkoviny parazita, která poškozuje naše buňky a vyvolává onemocnění. Dále to umožní identifikovat bílkoviny parazitem produkované, jež zajišťují jeho přežití v těle hostitele. Právě proti těmto molekulám se budou vyvíjet budoucí vakcíny k naší ochraně před infekcí. Očkování je totiž nejlevnější strategie boje s infekcemi.

A v neposlední řadě lépe porozumíme, proč nás některé parazity usmrtí, a jiné jsou neškodné. Například: Člověk se může infikovat třemi druhy bakterie Yersinia. Y. pestis je původcem moru, který neléčen může způsobit smrt. Y. pseudotuberculosis není smrtelně nebezpečná a Y. entrocolitica může vyvolat infekci trávicího traktu, přičemž všechny tři druhy mají v 90 % shodnou DNA. Teprve precizní analýza bílkovin produkovaných každou ze tří druhů Yersinií dovolila porozumět jejím rozdílným klinickým projevům. Jiným příkladem je malárie, na niž ročně umírá kolem milionu lidí, většinou dětí do 5 let. Genom nejnebezpečnějšího druhu malarického parazita - Plasmodium falciparum - zajištuje celkovou produkci více než 2 400 bílkovin, lišících se kvalitativně i kvantitativně v průběhu infekce (viz graf) a mezi jednotlivými vývojovými stadii parazita. A právě přesná identifikace těch bílkovin, jež parazit potřebuje k infikování zdravých červených krvinek, je vhodným terčem pro vývoj nových vakcín (miliardy dolarů dosud investovaných do vývoje vakcín proti malárii nevedly k efektivní vakcíně) nebo pro novou léčebnou strategii, protože malarický parazit je celosvětově rezistentní na většinu antimalarických léčiv.

Logo

Hrozivou realitu v léčbě malárie jsem měl možnost poznat při studiu rezistence Plasmodium falciparum na antimalarika v Kambodže, kde parazity byly rezistentní i proti nově vyvinutým lékům až u 30 % pacientů v důsledku tzv. zkřížené rezistence. Musíme věřit, že nové technologe umožňující komplexní studium biologie původců infekčních chorob a hostitelské odpovědi na ně povedou k vyřešení mnoha současných problémů infekčních onemocnění. Nejzávažnějšími z nich jsou rezistence bakterií na antibiotika, rezistence malarických parazitů na antimalarika a vývoj účinných vakcín, zejména proti parazitům.

autor: Michal Giboda
Spustit audio