Opdagelse af en ny kilde til verdens dødeligste toksin

Forskere fra Quadram Institute har identificeret gener, der koder for en tidligere uopdaget version af botulinumneurotoksinet i bakterier fra en ko's tarm.

Dette er første gang, at der er fundet en intakt klynge gener til fremstilling af botulinumneurotoksin uden for bakterien Clostridium botulinum eller dens nære slægtninge, og kun den anden rapport om et nyt botulinumtoksin i de sidste 40 år.

Clostridium botulinum er et farligt patogen, der danner det yderst potente botulinumtoksin, som ved indtagelse forårsager botulisme, en dødelig neuroparalytisk sygdom. Men botulinumneurotoksin bruges nu også i en række medicinske procedurer, samt til kosmetiske formål. Opdagelsen af ​​denne nye type botulinumneurotoksin, fra en uventet kilde, har potentiale til at udvide omfanget af medicinske anvendelser endnu mere.

De gener, der koder for botulinumtoksinproteinet sammen med tilbehørsproteiner, der beskytter botulinumtoksinet og sikrer, at det fungerer, er organiseret som en genklynge. I ny forskning, offentliggjort i tidsskriftet FEBS Breve , forskere ved Quadram Institute foretog en søgning i National Center for Biotechnology Information's Whole Genome Sequence database. Ved hjælp af bioinformatik teknikker, Dr. Jason Brunt og Dr. Andrew Carter, arbejder sammen med professor Mike Peck og Dr. Sandra Stringer, screenet denne database for andre poster, der lignede de forudsagte proteiner, som botulinumtoksingenet ville producere. Undersøgelsen blev finansieret af Biotechnology and Biological Sciences Research Council.

Denne søgning identificerede en tidligere uopdaget genklynge, der koder for et nyt botulinumneurotoksin og tilbehørsproteiner i genomet af en art af Enterococcus -bakterier isoleret fra ko -fæces.

Enterococcus -bakterier bebor typisk mavetarmkanalen hos dyr og mennesker. Nogle er kommensaler, udgør en del af det normale mikrobiom, der befolker tarmen. Andre vides at forårsage sygdom. Denne særlige stamme blev isoleret fra ko -afføring i USA, men det vides ikke, om koen viste tegn på botulisme. Analyse tyder på, at genklyngen sandsynligvis vil blive aktivt udtrykt og producere toksinet, så forskergruppen er interesseret i at udføre yderligere forskning for at forstå, hvilke virkninger denne bakterie har på dyrene.

Samt at forstå konsekvenserne af at finde denne nye variant af botulismegenklyngen i en ikke-clostridial tarmbakterie, teamet er interesseret i at undersøge, hvordan det kan hjælpe med at udvikle nye behandlinger for sygdomme. Forskerne har fundet indikationer fra 3D-strukturmodellering om, at denne nye version af toksinet kan have en ny målretningsmekanisme, hvilket kunne sætte den i stand til at behandle en bredere vifte af tilstande.

"Når det er udtrykt som et protein, dette nye neurotoksin kan besidde nye egenskaber, såsom immunmodulerende egenskaber, hvilket gør det nyttigt til en meget bred vifte af medicinske problemer. Det kan også have egenskaber, der gør det til en ideel kandidat til brug som et alternativ til eksisterende botulinumneurotoksiner, såsom Botox, "siger Dr. Jason Brunt.

"Det er et spændende spørgsmål om, hvordan denne Enterococcus -stamme erhvervede en botulinum neurotoksin -genklynge, hvilken fordel det giver denne bakterie, og yderligere arbejde er påkrævet for at undersøge konsekvenserne af vores vigtige fund med hensyn til muligheden for dets overførsel mellem bakterier. Yderligere arbejde er også påkrævet for at karakterisere dette nye toksin, men de første indikationer er, at dette kan være en yderst vigtig opdagelse. Vi vil nu bestemme styrken af ​​dette nye botulinumtoksin og hvordan det kan bruges som et terapeutisk middel, "sagde Dr. Andrew Carter.