تحقیقات نشان می‌دهد که چگونه آنزیم Ohr نقش اصلی را در دفاع آنتی‌اکسیدانی باکتریایی بازی می‌کند.
یک پروژه تحقیقاتی که در دانشگاه سائوپائولو (برزیل) با همکاری سایر موسسات تحقیقاتی برزیل انجام شده است ، جنبه‌های جدیدی از مکانیسم عملکرد آنزیم مقاومت در برابر هیدروپراکسید آلی (Ohr) را نشان داده است ، که چندین گونه باکتری را قادر می‌سازد تا اکسیدکننده را خنثی کنند. موادی که توسط سیستم دفاعی ارگانیسم میزبان آزاد می‌شود ، خواه یک گیاه یا حیوان باشد. به گفته محققان ، دانش حاصل می‌تواند زمینه‌ساز رویکردهای جدید درمانی باشد.
لوئیس ادواردو سوارس استاد دانشگاه موسسه علوم زیست سائوپائولو (IB-USP) و محقق اصلی این مطالعه گفت:” پروتئین‌های شناخته شده‌ای با ساختاری شبیه به Ohr در گیاهان و حیوانات وجود دارد. این نشان می‌دهد که می‌توان آنزیم موجود در باکتری‌ها را بدون ایجاد صدمه قابل توجهی به ارگانیسم آلوده مهار کرد و آن را به یک هدف جالب برای توسعه دارو تبدیل کرد”. با این حال ، وی تأکید کرد که برای تولید داده‌های مربوط به حضور Ohr به ویروس پاتوژن ، تحقیقات بیشتری لازم است.
تیم Netto به مرکز تحقیقات فرآیندهای ردوکس در زیست پزشکی (Redoxoma) ، یکی از مراکز تحقیق ، نوآوری و انتشار (RIDCs) تأمین شده توسط FAPESP ، وابسته است ، تیم Netto چندین آزمایش را انجام داده است ، که اغلب با استفاده از پاتوژن‌ها ، برای درک چگونگی تاثیر Ohr در ضد باکتری‌ها و دفاع اکسیدانی انجام شده است. Netto گفت: “هنگامی که ما پروژه تحقیق را شروع کردیم ، می‌دانستیم که Ohr عملکرد ضداکسیدانی دارد اما چیزی در مورد بسترهای فیزیولوژیکی این آنزیم نمی‌دانستیم.” “ما در این مطالعه نشان داده‌ایم که این آنزیم به طور مؤثر پراکسیدها ، به ویژه هیدروپراکسیدهای اسیدچرب با زنجیره بلند را خنثی می‌کند.
محققان برای دستیابی به این نتیجه‌گیری ، در ابتدا آزمایشات متصل کردن مولکولی را در شبیه‌سازی‌های رایانه انجام دادند که نشان می‌دهد چگونه بسترهای ممکن در سایت فعال Ohr متصل شده‌اند. این تجزیه و تحلیل‌ها به مکمل ساختاری قابل توجهی بین Ohr و انواع مختلف هیدروپراکسیدهای اسید چرب مانند آن‌هایی که از اسید آراشیدونیک و اسید لینولئیک حاصل می‌شوند ، اشاره کردند که به ترتیب به عنوان واسطه فرآیندهای التهابی در پستانداران و گیاهان عمل می‌کنند.
این یافته برای اولین بار در سنجش‌های بیوشیمیایی آزمایشگاهی با Ohr تولید شده توسط Xylella fastidiosa ، باکتری که باعث ایجاد کلروز متنوع مرکبات (CVC) ، یک بیماری جدی پرتقال شیرین و سایر گونه‌های مرکبات می‌شود ، تایید شد. همانطور که Netto توضیح داد ، این تحقیق از پروژه توالی کل ژنوم X. fastidiosa در دهه 1990 با پشتیبانی FAPESP به پایان رسید.
او در مطالعات آزمایشگاهی شامل جوجه‌کشی تخم خالص با انواع مختلف هیدروپراکسید بود. هدف از این مطالعه اندازه گیری مدت زمان مصرف آنزیم برای تبدیل هر یک از این اکسیدان‌ها به مواد سمی کمتری بود. Netto گفت: “ما به عنوان مثال مشاهده كردیم كه Ohr توانست پراكسیدهیدروژن را خنثی كند اما این روند 100000 برابر كندتر از مورد هیدروپراكسید اسید آراشیدونیك بود.” واکنش شیمیایی در میلی‌ثانیه هنگامی رخ داد که آنزیم با هیدروپراکسیدهای اسید چرب انکوبه شد ، اما با انواع دیگر هیدروپراکسید ، چند دقیقه طول کشید.
محققان شگفت زده شدند كه Ohr همانند كار با هیدروپراكسیدهای حاصل از اسید آراشیدونیك و اسید لینولئیك نیز در تماس با پراكسی‌نیتریت عمل می‌كند ، با توجه به اینكه این مسئله توسط شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پیش بینی نشده بود. Netto توضیح داد: “پراكسی‌نیتریت محصول دو رادیكال دیگر است: سوپراكسید و اکسیدنیتریک. این ماده توسط گیاهان و پستانداران در پاسخ به عفونت توسط عوامل بیماری‌زا منتشر می‌شود.”
مرحله بعدی شامل سنجش‌های میکروبیولوژیکی با استفاده از ترکیبات باکتری سودوموناس آئروژینوزا است که باعث عفونت‌های فرصت طلب در سیستم تنفسی و سایر نقاط انسان می‌شود. Netto گفت: “ما گروهی از باکتری‌های جهش‌یافته را که ژن Ohr در آن حذف شده است با باکتری‌های وحشی تولیدکننده آنزیم مقایسه کردیم.” “هر دو گروه برای آزمایش مقاومت خود در غلظت‌های مختلف هیدروپراکسید قرار گرفتند.”
باکتری‌های وحشی حتی در غلظت‌های زیاد هیدروپراکسید رشد کردند ، در حالی که صفات جهش‌یافته حتی در غلظت‌های کم متوقف شدند. با این حال ، هنگامی که ژن Ohr به باکتری‌های جهش یافته دوباره بیان شد ، مقاومت آن‌ها در برابر اکسیدان قابل مقایسه با باکتری‌های وحشی بود. به گفته Netto ، در طول تکامل آن‌ها ، باکتری‌ها یک سطح وسیع از پروتئین‌های آنتی‌اکسیدان برای دور زدن دفاع از موجودات میزبان ایجاد کردند.
آزمایش‌های انجام شده توسط گروه Netto نشان داد که سایر باکتری‌های جهش یافته ، که ژن‌های این آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان حذف شده‌اند ، به اندازه هیدروپراکسید اسید چرب و پراکسی‌نیتریت به عنوان صفات جهش یافته بدون Ohr حساس نیستند. طبق گفته Netto ، این مطالعه نشان می‌دهد که Ohr نقش مهمی در دفاع آنتی‌اکسیدانی باکتریایی دارد.
منابع:
Shea, R.J. and Mulks, M.H., 2002. ohr, Encoding an organic hydroperoxide reductase, is an in vivo-induced gene in Actinobacillus pleuropneumoniae. Infection and immunity, 70(2), pp.794-802.
Cussiol, J.R., Alegria, T.G., Szweda, L.I. and Netto, L.E., 2010. Ohr (organic hydroperoxide resistance protein) possesses a previously undescribed activity, lipoyl-dependent peroxidase. Journal of Biological Chemistry, 285(29), pp.21943-21950.
