Mycobacterium tuberculosis (Mtb), אחד הפתוגנים הקטלניים ביותר בעולם, מדביק אנשים בריאים באמצעות אירוסולים המועברים מאדם נגוע בזמן התעטשות או שיעול1. ברגע שהוא נכנס לריאות, הוא נבלע על ידי המקרופאגים המכתשית, וחוטף את מערכת החיסון המארחת כדי לשרוד. בין מנגנוני אפנון המארח השונים שיש ל-Mtb להישרדות, גורמי אלימות מפרישים הם אחד מהם. החלבונים המופרשים למצע התרבות על ידי הבצילים במהלך צמיחתו נקראים חלבוני תסנין תרבות (CF)2. חלבוני סינון תרבית אלה מסייעים לחיידקים לשרוד בתנאים קשים בתוך תאי המארח. Mtb מצויד בשלושה סוגים שונים של מערכות הפרשה: מערכת הפרשה מיוחדת מסוג VII (T7SS), מערכת הפרשה כללית Sec (מערכת Sec) ומערכת הפרשת ארגינין כפולה (מערכת Tat). T7SS היא מערכת ההפרשה הבלעדית ביותר באקטינובקטריה, בניגוד לסוג I-VI בחיידקים גראם-שליליים3. הפרשת החלבון הנפרש על פני הממברנה מעורבת בעיקר במערכת Sec, והחלבונים מזוהים על ידי רצף אותות N-terminal 4,5. חלבונים מקופלים או מקופלים חלקית מועברים דרך מערכת Tat, המזוהים על ידי רצף אותות N-terminal עם מוטיב ארגינין כפול 6,7. כיצד מערכת Sec ו-Tat מווסתת את הפרשת החלבון טרם נקבעה.
כמה חלבוני סינון תרבית ידועים ב-Mtb המסייעים לעמוד ולשרוד את מתקפת החמצון של המארח על זיהום הם אנזימים כגון KatG ו-SodA 8,9, הנחוצים לפירוק מיני חמצן תגובתיים. בנוסף, CFP10-ESAT6, קומפלקס חלבונים הטרודימרי, ממלא תפקיד חיוני בוויסות תגובות ציטוקינים, בריחת חיידקים, ייצור ROS וכו'.10. לוקוס RD1 מעורב בוויסות מערכת ההפרשה מסוג VII, הכוללת הפרשת CFP10-ESAT6, והמחיקה הגנטית של cpf10-esat6 פוגעת בהישרדות החיידקים במודלים של זיהום ex vivo ו-in vivo. מיקובקטריום בוביס זן החיסון BCG חסר מוקד RD1 האחראי על הפרשת גורמי אלימות ולכן יכול לשמש כחיסון חי מוחלש11. תהליכים תאיים שונים שלא נחקרו מווסתים היטב את תהליך ההפרשה. חלבוני תסנין התרבית מכילים גורמים מקדמי החייאה (RpFs) המסייעים לחיידקים לצמוח מחדש מהמצב הסמוי. גורמים מקדמי החייאה (Rpfs) הם אנזימי הידרוליזה פפטידוגליקניים הידועים כממלאים תפקיד בתרדמה. Mtb מקודד לחמישה גנים דמויי rpf (rpf A-E) המסייעים לחיידקים לצמוח מחדש מתרדמה לבד או על ידי אינטראקציה עם חלבונים אחרים12. Rpfs נמצאים בתסנין תרבית חיידקים וידועים כמעורבים באלימות Mtb ובחסינות המארח13,14. הגנים rpf שנחקרו באופן נרחב rpfE ו-rpfB מראים חסינות מגנה במבחנה13 ומשפרים את התגובות החיסוניות in vivo. לפיכך, rpfE ו-rpfB יכולים לשמש כמועמדים לחיסון Mtb.
זרחון הפיך15 הוא שינוי לאחר תרגום המשנה תהליכים תאיים שונים, הומאוסטזיס תאים, חלוקת תאים וכו'. לדוגמה, זרחון של CFP10 ממלא תפקיד רגולטורי חשוב, כאשר מוטציות פוספואבלטיביות ומימטיות של CFP10 אינן מצליחות לשחזר את הפנוטיפ הנצפה בזן מחיקת CFP10-ESAT6 16. SecA2, לעומת זאת, הוא חלבון מפריש המעורב בנזק ל-DNA של התא המארח17. ההפרשה של מוטנט SecA2 מספיקה כדי לשנות את התגובה החיסונית של המארח ואת מפל האיתות18,19. לפיכך, חיוני ומרגש לחקור את ההפרשה של H37Rv ומוטציות Mtb, כאשר הגנים של החלבונים המפרישים נמחקים (נתונים שלא פורסמו), כדי לקבל תובנות לגבי האופן שבו הם משפיעים על אימונומודולציה והישרדות של המארח.
דוח זה מתמקד בשלושה היבטים: השלבים הכרוכים בהכנת תסנין תרבית Mtb , עיבוד הדגימות לספקטרומטריית מסה וביצוע ניסויים מחוץ לגוף עם תסנני תרבית לבחינת תפקודים אימונומודולטוריים. מחקרים קודמים הראו זיהוי של חלבוני סינון תרבית על ידי אלקטרופורזה דו-ממדית של ג'ל ואחריה ניתוח ספקטרומטרי מסה8. חלבוני תסנין תרבית מזנים רגישים ועמידים לתרופות זוהו באמצעות ספקטרומטריית מסה כדי לקבל תובנות לגבי שינויי ההפרשה ולזהות גורמי אלימות שעשויים למלא תפקיד בעמידות לתרופות20. חקרנו בעבר את ה-secretome וה-phosphosecretome של Mtb בעזרת ספקטרומטריית מסה16. טכניקות כגון אלקטרופורזה דו-ממדית של ג'ל הן בעלות תפוקה נמוכה ואינן משמשות לחקירת שינויים גלובליים בפרוטאום או בהפרשה. חלבוני הסינון של התרבית ישתנו מזני חיידקים, שלבי התאים הגדלים ואפילו בתנאי עקה שונים. בהתאם למצבים שונים, השינוי במאגרי החלבון המפרישים בתוך התאים יציע לחקור את כל ההפרשה באופן הוליסטי ולספק מידע נוסף על מערכת הפרשת החיידקים להתערבויות טיפוליות. זה יהיה אפילו יותר אטרקטיבי להסתכל על ה-secretome בנוקאאוט או בזני הדלדול של מערכות ההפרשה כדי לקבל תובנות נוספות לגבי המסלולים והמטרות של כל נתיב הפרשה. טיפול בתאים עם חלבוני סינון תרבית במקום חיידקים משנה את רמות הציטוקינים וגורמים אימונומודולטוריים אחרים17. בעזרת מחקר ההפרשה ניתן לזהות גורמי אלימות חדשים ותפקידם באלימות.