Manganeze Bağımlı Bakteri Yaşamının Evrimini Anlamak, Laym Hastalığıyla Mücadele Etmemizi Sağlayabilir!

Bütün organizmaların hayatta kalmak için demire ihtiyacı vardır. Tek bir istisnayla: Borrelia burgdorferi isimli bakteri laym hastalığına neden olan bakteridir ve demir yerine manganez kullanabilecek şekilde evrimleşmiştir. Laym hastalığı, bulaşmadan sonra eğer hızla tedavi edilmezse eklemleri, kalbi ve sinir sistemini harap eden, günümüzde tedavi edilebilen bir hastalıktır.

Neredeyse tüm organizmalar için demir, yeni proteinler ve enzimler üreten süreçler için temel gereksinimdir. Muhtemelen bunun en ünlü örneği demirin hemoglobindeki görevidir. Hemoglobin, neredeyse tüm omurgalıların kırmızı kan hücrelerinde bulunan oksijen taşıyıcı proteindir. Hemoglobinin en önemli bileşenlerinden birisi demirdir ve bu, oksijene bağımlı olan omurgalılar için demirin önemini gösteren önemli bir göstergedir. Demir, sadece hemoglobinde bulunan bir element değildir, sayısız diğer enzimde ve proteinde de bulunur.

Bakterilerde "oksijen taşıyıcı hücreler" elbette ki yoktur; çünkü bakteriler zaten tek hücreli canlılardır. Ancak yine de ortak bir kökeni paylaşıyor olmasından ve yaşamın temellerinde enzimlerin yer alıyor olmasından ötürü, onlar da proteinler ve enzimler üretmek zorundadırlar. Bu sebeple, neredeyse tüm bakterilerin de demire ihtiyacı vardır. Ancak Borrelia burgdorferi türü bakterilerin demire hiç ihtiyaçları yoktur; buna karşılık bol miktarda manganez elementine ihtiyaç duyarlar.

Bakterinin bu manganez kullanımı, diğer türlerin savunma sistemini nasıl kolaylıkla aşabilecek şekilde evrimleştiğini de açıklamamıza katkı sağlamaktadır: savunma sistemlerimizin yabancı mikroplara karşı verdiği tepkilerden birisi, kandaki demir oranını düşürmektir. Bu, hastalık yapıcı bakterilerin (patojenlerin) işlevlerini sürdürebilmek için muhtaç oldukları demirin ortamda azalması anlamına gelir. Tabii demirdeki bu azalma, bizim de hastayken berbat hissetmemize neden olan şeylerden birisidir. Yine de bu savunma neredeyse tüm patojenlere karşı işlevsel olduğu için oldukça kullanışlıdır. Elbette; vücudunuzu işgal eden bakteri Borrelia burgdorferi türü gibi demire muhtaç olmayan bir bakteriyse, iş değişir.

Şu anda laym hastalığını tedavi etmenin tek yolu antibiyotiklerdir. Eğer ki hastalık erkenden yakalanabilirse penisilin güçlü bir ilaç olarak karşımıza çıkmaktadır. Ne var ki penisilin, bakterilerin hücre duvarına saldırarak iş görür; ancak bazı Borrelia türlerinin hücre duvarı bulunmaz. Bu da kimi zaman laym hastalığını tedaviyi güçleştirmektedir. Uzmanlar, manganeze bağlı yaşamın evrimini inceleyerek bu hastalığa karşı yeni tedavi yöntemleri geliştirmeyi umuyorlar. Johns Hopkins Üniversitesi Bloomberg Halk Sağlığı Bölümü'nden Valerie Culotta şöyle söylüyor:

Patojenik hücreler içerisinde, onların gelişimine engel olacak bazı hedefler bulmayı umuyoruz. Bu hedeflere en iyi adaylar patojenlerin sahip oldukları ancak insanlarda bulunmayan enzimlerdir. Böylece hasta insanlara zarar vermeden patojenleri öldürebiliriz.

Tam olarak bu sebeple bakterinin manganez mekanizması umut verici bir hedef olabilir. Ekibin hedefi, bakterinin metal içeren proteinlerini haritalandırarak bakterinin çevresinden nasıl manganez edindiğini keşfetmek. Sonrasında ise bu mekanizmayı ortadan kaldıracak bir ilaç geliştirilecek.