Мария Шульц, Институт исследования натуральных продуктов и биологии инфекций Лейбница — Институт Ганса Кнёлля (Leibniz-HKI)

Колонии Aspergillus fumigatus высеяны в форме молекулы транспортной РНК. Фото: Мэтью Бланго, Leibniz-HKI.
Часто упускаемый из виду механизм регуляции генов может быть связан с неэффективностью противогрибковых препаратов в клинике, утверждает немецко-австрийская исследовательская группа под руководством Института Лейбница по исследованию натуральных продуктов и инфекционной биологии – Института Ганса Кнёлля (Leibniz-HKI). Их исследование, опубликованное в Исследования нуклеиновых кислоториентированный на плесневый грибок Aspergillus fumigatus, который может вызывать опасные для жизни инфекции, особенно у людей с ослабленным иммунитетом.
Выявление изменений в РНК грибов позволит лучше понять молекулярные механизмы, ответственные за развитие резистентности, и механизмы защиты грибов от лекарств.
Давно известно, что бактерии становятся все более устойчивыми к антибиотикам. Не менее критичной, хотя и не в центре внимания общественности, является устойчивость грибковых патогенов к антимикотикам, которая усугубляется массовым использованием аналогичных активных ингредиентов в сельском хозяйстве. Эта проблема отражена в тревожных данных: грибковые инфекции представляют собой серьезную угрозу для человека, поскольку ежегодно регистрируется более 1 миллиарда инфекций и около 3,75 миллиона смертей, и эта тенденция растет.
Лечение грибковых инфекций в настоящее время основано на использовании нескольких групп медицински активных веществ, таких как эхинокандины, полиены, азолы или синтетическая молекула фторцитозин. Команда под руководством Мэтью Бланго, руководителя младшей исследовательской группы в Leibniz-HKI, использовала известный механизм действия фторцитозина на A. fumigatus в качестве основы для исследования развития грибковой резистентности.
Рибонуклеиновая кислота, или сокращенно РНК, встречается во всех живых организмах и регулирует хранение, передачу и использование генетической информации, включая производство белков. Различают разные типы РНК с разными функциями. Например, тРНК (транспортная РНК) представляет собой молекулу-адаптер, которая расшифровывает генетический код мРНК (информационной РНК) в функциональный продукт (белок) на рибосоме.
Исследования РНК в настоящее время переживают небольшую революцию, поскольку многочисленные контрольные функции молекул РНК, в том числе между различными организмами, еще недостаточно хорошо известны.
Все химические изменения РНК в клетке вместе образуют эпитранскриптом, который часто служит регулятором яркости для регулировки экспрессии генов. Во время экспрессии гена клетка считывает инструкции по построению белка из последовательности ДНК гена и реализует их. Это позволяет клетке функционировать и реагировать на окружающую среду.
Эти фундаментальные знания о том, как работает РНК, помогли исследователям найти точную отправную точку для изучения роли модификаций в биологии грибов.
В ходе исследования исследовательская группа сначала изучила фермент Mod5 гриба A. fumigatus. Он играет важную роль в модификации тРНК. Эти химические изменения тРНК помогают клетке правильно вырабатывать белки, важные для ее функционирования.
«На первом этапе мы удалили из гриба фермент Mod5», — сообщает Александр Брух, один из авторов. «В результате гриб негативно отреагировал на стресс и на ранней стадии включил защитную систему, называемую контролем перекрестных путей».
«Обычно эта система активируется, когда клетка находится в состоянии стресса, например, во время голодания или приема лекарств», — добавляет его коллега Валентина Лазарова.
«Благодаря белку NmeA мы обнаружили новый компонент, который стимулирует эту защитную систему. Он помогает грибу транспортировать вредные вещества из клетки. В данном случае грибу позволяет выжить противогрибковый агент фторцитозин», — говорит Брух.
«Мы смогли показать, что такие белки, как NmeA, помогают грибу избежать медикаментозного лечения и дают возможность временно стать устойчивыми к противогрибковым препаратам», — говорит Бланго. «Наши результаты могут быть использованы для разработки более эффективных стратегий лечения грибковых инфекций. Однако мы находимся только в начале исследований в этой области».
Дополнительная информация:
Александр Брух и др., Гипомодификация тРНК способствует устойчивости к 5-фторцитозину посредством активации системы контроля перекрестного пути у Aspergillus fumigatus, Исследования нуклеиновых кислот (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae1205
Предоставлено Институтом Лейбница по исследованию натуральных продуктов и биологии инфекций – Институтом Ханса Кнёлля (Leibniz-HKI)
Цитирование : Важность модификаций РНК для устойчивости к грибковым инфекциям может привести к улучшению лечения (13 января 2025 г.), получено 13 января 2025 г. с https://phys.org/news/2025-01-importance-rna-modifications-fungal-infection.html.
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.