AUSTIN, Texas - Selama 50 tahun para ilmuwan tidak yakin bagaimana bakteri yang memberi manusia kolera berhasil melawan salah satu respons imun bawaan dasar kita. Misteri itu sekarang telah dipecahkan, berkat penelitian dari para ahli biologi di The University of Texas di Austin.
Kredit Gambar: Ronald Taylor, Tom Kirn, Louisa Howard
Jawabannya mungkin membantu membersihkan jalan bagi kelas antibiotik baru yang tidak secara langsung mematikan bakteri patogen seperti V. cholerae, tetapi sebaliknya menonaktifkan pertahanan mereka sehingga sistem kekebalan tubuh kita sendiri dapat melakukan pembunuhan.
Setiap tahun kolera menyerang jutaan orang dan membunuh ratusan ribu, terutama di negara berkembang. Infeksi ini menyebabkan diare dan muntah yang banyak. Kematian berasal dari dehidrasi parah.
"Jika Anda memahami mekanisme, target bakteri, Anda lebih mungkin untuk dapat merancang antibiotik yang efektif," kata Stephen Trent, profesor genetika molekuler dan mikrobiologi dan memimpin peneliti dalam penelitian ini.
Pertahanan bakteri, yang dibuka bulan ini di Prosiding National Academy of Sciences, melibatkan melampirkan satu atau dua asam amino kecil ke molekul besar, yang dikenal sebagai endotoksin, yang mencakup sekitar 75 persen dari permukaan luar bakteri.
"Ini seperti mengeraskan zirahnya sehingga pertahanan kita tidak bisa menembus," kata Trent.
Trent mengatakan asam amino kecil ini hanya mengubah muatan listrik pada permukaan luar bakteri. Mulai dari negatif ke netral.
Itu penting karena molekul yang kita andalkan untuk melawan bakteri seperti itu, yang disebut peptida antimikroba kationik (CAMP), bermuatan positif. Mereka dapat mengikat permukaan bakteri yang bermuatan negatif, dan ketika mereka melakukannya, mereka memasukkan diri ke dalam membran bakteri dan membentuk pori-pori. Air kemudian mengalir melalui pori ke dalam bakteri dan muncul terbuka dari dalam, membunuh bakteri berbahaya.
Ini adalah pertahanan yang efektif, itulah sebabnya CAMP ini ada di mana-mana di alam (serta salah satu bahan utama dalam salep antibakteri yang dijual bebas seperti Neosporin).
Namun, ketika CAMP bermuatan positif muncul melawan bakteri V. cholerae netral, mereka tidak dapat mengikat. Mereka terpental, dan kami dibiarkan rentan.
V. cholerae kemudian dapat menyerang usus kita dan mengubahnya menjadi semacam pabrik untuk memproduksi lebih banyak kolera, dalam proses membuat kita tidak mampu memegang cairan atau mengekstraksi nutrisi yang cukup dari apa yang kita makan dan minum.
"Cukup banyak mengambil alih flora normal Anda," kata Trent.
Trent mengatakan bahwa para ilmuwan telah mengetahui selama beberapa waktu bahwa strain V. cholerae yang bertanggung jawab atas pandemi saat ini di Haiti dan di tempat lain resisten terhadap CAMP ini. Ini adalah resistensi yang kemungkinan bertanggung jawab, sebagian, untuk alasan strain saat ini menggantikan strain yang bertanggung jawab atas pandemi sebelumnya.
"Ini perintah besarnya lebih tahan," kata Trent.
Sekarang Trent dan rekan-rekannya memahami mekanisme di balik resistensi ini, mereka berharap untuk menggunakan pengetahuan itu untuk membantu mengembangkan antibiotik yang dapat menonaktifkan pertahanan, mungkin dengan mencegah bakteri kolera mengeras baju besi mereka. Jika itu terjadi, CAMP kami dapat melakukan sisa pekerjaan.
Trent mengatakan manfaat antibiotik seperti itu akan sangat besar. Ini mungkin efektif terhadap tidak hanya kolera tetapi berbagai bakteri berbahaya yang menggunakan pertahanan serupa. Dan karena melucuti tetapi tidak membunuh bakteri secara langsung, seperti halnya antibiotik tradisional, mungkin diperlukan waktu lebih lama bagi bakteri untuk bermutasi dan berevolusi sebagai respons terhadapnya.
"Jika kita bisa langsung menggunakan asam amino yang digunakannya untuk melindungi kita, dan kemudian membiarkan sistem kekebalan tubuh kita sendiri untuk membunuh serangga, mungkin ada sedikit tekanan seleksi," katanya.
Lab Trent sekarang menyaring senyawa yang akan melakukan hal itu.
Diterbitkan ulang dengan izin dari University of Texas.