En studie gjord i C. elegans nematodmaskmask kan leda till förbättrad behandling av en sällsynt mänsklig genetisk störning som orsakar allvarliga neurologiska symptom som leder till döden i tidig barndom. I sin rapport publicerad i Natur kemisk biologi , två Massachusetts General Hospital (MGH) -utredare beskriver att de fann det C. elegans kan förvärva molybdenkofaktorn (Moco) - en molekyl som är väsentlig för funktionen av essentiella enzymer - genom att konsumera E.coli -bakterier, det första beviset på att Moco kan överföras mellan arter. Utredarna identifierade också den metaboliska väg som är ansvarig för de symtom som observerats vid Moco -brist.

"Tills nu, Moco ansågs vara för instabilt för att handlas mellan celler och vävnader, mycket mindre mellan organismer åtskilda av en miljard års evolution, "säger huvudförfattaren Kurt Warnhoff, Ph.D., MGH Molekylärbiologi. "Men vi fann att interaktionen mellan dessa arter var ganska robust. Bakterier isolerade från ruttnande frukt - en typisk C. elegans livsmiljö - kunde leverera Moco till nematoderna. Denna förmåga C. elegans att extrahera Moco från dess mikrobiom är spännande och ger hopp om att vi kanske kan utnyttja liknande system för att leverera mogen Moco till patienter med Moco -brist. "

Många livsviktiga reaktioner kräver verkan av enzymer, varav flera, i tur och ordning, kräver molekyler som kallas kofaktorer eller koenzymer för att fungera korrekt. Ett sådant koenzym, Moco, krävs för införlivandet av elementet molybden i flera viktiga enzymer. I människor, genetiska mutationer i Moco-syntetiserande enzymer orsakar Moco-brist. Smittade barn utvecklar anfall, försämring av hjärnvävnad, utvecklingsförsening och dör vanligtvis inom de första månaderna av livet. Moco -brist beräknas påverka 1 av 100, 000 till 200, 000 förlossningar.

Friska djur från C. elegans till människor kan syntetisera Moco i sina kroppar. I mutant C. elegans som inte kan syntetisera Moco, normal utveckling stannar och djuren dör om de inte får en bakteriediet med koenzym, parallellt med effekterna av Moco -brist hos människor. Använder sig av C. elegans genetik för att undersöka hur Moco -brist leder till döden, Warnhoff och seniorförfattaren Gary Ruvkun, Ph.D., även av MGH Molecular Biology, identifierade den väg som normalt bryter ner de svavelinnehållande aminosyrorna metionin och cystein som den skyldige. En biprodukt av denna uppdelning är utsläpp av sulfit, ett toxin som används som konserveringsmedel i många livsmedel, och forskarna fann att brist på Moco inaktiverar SUOX -enzymet som normalt avgiftar sulfit, som leder till nematodernas död.

Säger Ruvkun, professor i genetik vid Harvard Medical School, "Dessa molekylära insikter erbjuder potentiella terapeutiska vägar för behandling av Moco-brist. Begränsning av exponering för svavelinnehållande föreningar och inaktivering av enzymer som genererar sulfit kan lindra de fysiologiska defekterna och den resulterande döden som är oundvikliga vid mänsklig Moco-brist."

Att upptäcka att helt enkelt intag av Moco-producerande E.coli var tillräckligt för att stödja tillväxten och utvecklingen av Moco-deficient C. elegans tyder på att koenzymet kan fungera som ett vitamin. Forskarna fann att cirka två tredjedelar av bakteriegener syntetiserar Moco, vilket indikerar att nematoder kan vara beroende av bakterier för att förse denna väsentliga kofaktor för det mesta. Nu arbetar Warnhoff och Ruvkun med att urskilja hur C. elegans avgör när Moco ska syntetiseras i kroppen och när det ska intas som ett "kosttillskott, "från bakterierna som de konsumerar.