Naukowcy odkrywają, jak komórki wykorzystują ukrytą broń do walki z patogenami

Mitochondria od dawna znane są jako „elektrownie komórki”, dostarczające energię niezbędną do życia. Teraz okazuje się, że pełnią także rolę „piechoty komórkowej” w obronie przed infekcjami. Zespół mikrobiologów z UCLA odkrył, że mitochondria nie tylko produkują energię, ale również aktywnie konkurują z patogenami o składniki odżywcze, w szczególności o witaminę B9 (kwas foliowy), skutecznie hamując rozwój infekcji.

Badanie, opublikowane w czasopiśmie Science, wykazało, że mitochondria zużywając kwas foliowy w swoim metabolizmie, ograniczają jego dostępność dla pasożyta Toxoplasma gondii. Ten mikroorganizm wywołuje toksoplazmozę, chorobę groźną zwłaszcza dla osób z obniżoną odpornością oraz kobiet w ciąży. Brak dostępu do folianów spowalnia tempo namnażania pasożyta, co skutecznie redukuje jego zdolność do infekcji.

• Toxoplasma gondii* przenoszony jest najczęściej przez kontakt z odchodami kotów lub spożycie niedogotowanego mięsa. U ludzi często przebiega bezobjawowo, jednak w szczególnych sytuacjach – np. u płodu – może prowadzić do poważnych uszkodzeń narządów wewnętrznych. U myszy zakażenie pasożytem prowadzi do zmian w mózgu zmniejszających instynktowny lęk przed kotami, co zwiększa ryzyko schwytania przez drapieżnika.

Naukowcy odkryli, że podczas infekcji komórki gospodarza zwiększają produkcję białka ATF4, które aktywuje odpowiedź stresową i reguluje ekspresję genów. To z kolei prowadzi do zwiększonej ilości mitochondrialnego DNA (mtDNA) oraz intensyfikacji metabolizmu mitochondriów. Wzmocniony metabolizm powoduje większe zużycie kwasu foliowego, co skutkuje „zagłodzeniem” pasożyta.

Kiedy badacze wyciszyli ATF4, pasożyt rozwijał się znacznie lepiej, co potwierdziło, że to właśnie odpowiedź mitochondrialna stanowi kluczowy mechanizm obronny. Zjawisko to może mieć zastosowanie nie tylko w przypadku toksoplazmozy, ale również innych chorób pasożytniczych, takich jak malaria wywoływana przez Plasmodium, które również potrzebuje folianów do syntezy nukleotydów.

Jak podkreśla prof. Lena Pernas, mitochondria można postrzegać jako „udomowione bakterie” żyjące w symbiozie z komórką gospodarza, które chronią ją, konkurując o składniki odżywcze z najeźdźcami. Nowe odkrycie otwiera drogę do badań nad terapiami opartymi na modulacji metabolizmu mitochondrialnego, np. poprzez suplementację witamin, aby wzmocnić naturalne mechanizmy obronne organizmu.

Źródło: Science, University of California – Los Angeles
DOI: https://doi.org/10.1126/science