การตอบสนองของเชื้อก่อโรคในมนุษย์ต่อความเครียดจากออกซิเดชั่น

ปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่งที่ทำให้เชื้อจุลชีพก่อโรคในมนุษย์ได้ คือ ความสามารถในการหลบหลีกระบบภูมิคุ้มกันในมนุษย์ได้สำเร็จ ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ที่ใช้ต่อสู้แบคทีเรีย คือ เซลล์เม็ดเลือดขาว อาทิ แมคโครฟาจ และ นิวโทรฟิลล์ (ภาพ A) เซลล์เม็ดเลือดขาวเหล่านี้จะสร้างสารอนุมูลอิสระ (reactive oxygen และ nitrogen species) เพื่อมาทำลายเชื้อแบคทีเรีย ดังนั้นห้องปฏิบัติการฯ จึงให้ความสำคัญต่อการศึกษายีนและเอนไซม์ที่มีความสำคัญในการช่วยให้แบคทีเรียทน หรืออีกนัยหนึ่งคือ ปกป้องแบคทีเรียจากสารอนุมูลอิสระดังกล่าว ทั้งนี้การค้นพบจะมีความสอดคล้องกับเป้าหมายสำคัญของห้องปฏิบัติการฯ คือการได้ความรู้ในเชิงลึก เพื่อจะเป็นองค์ความรู้ที่สามารถนำไปใช้ในการพัฒนาประสิทธิภาพในการรักษาการติดเชื้อแบคทีเรียต่อไป
หนึ่งในการศึกษาที่กำลังดำเนินการอยู่ในปัจจุบันคือ การศึกษาความเชื่อมโยงของการปรับเปลี่ยนของทีอาร์เอ็นเอด้วยเอนไซม์ต่างๆ อาทิ TrmB ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เติมหมู่เมธิลบนทีอาร์เอนเอ การศึกษาพบว่าสารอนุมูลอิสระส่งผลให้แบคทีเรียมีการผลิตเอนไซม์ TrmB มากขึ้น ส่งผลให้การแปลรหัสพันธุกรรมของยีนที่ผลิตโปรตีน แคตาเลส (catalase) ที่มีหน้าที่ป้องกันเซลล์จากสารอนุมูลอิสระไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สูงขึ้น (ภาพ C) โดยเอนไซม์ TrmB นี้ไม่พบในมนุษย์ ทำให้เป็นเป้าหมายของยาปฏิชีวนะชนิดใหม่ ๆ ได้ดี ห้องปฏิบัติการฯ ยังศึกษาความเชื่อมโยงของสภาวะความเครียดต่าง ๆ ต่อการแสดงออกของยีนและโปรตีนที่สามารถขับยาและสารต่าง ๆ การศึกษามุ่งเน้นถึงผลกระทบของสภาวะความเครียดที่มาจากสิ่งแวดล้อม ต่อการก่อโรคของเชื้อแบคทีเรีย และการดื้อต่อยาปฏิชีวนะ

แผนภาพแสดง (A) การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อเชื้อแบคทีเรียด้วยการสร้างสารอนุมูนอิสระ (B) การตอบสนองของแบคทีเรียต่อสารอนุมูนอิสระชนิด ซูเปอร์ออกไซด์ โดยการกระตุ้นให้โปรตีน SoxR ส่งผลให้ปริมาณของ MfsA ซึ่งเป็นโปรตีนขับยามีปริมาณเพิ่มมากขึ้น ผลลัพธ์คือแบคทีเรียดื้อต่อยาปฏิชีวนะ  (C) การตอบสนองของแบคทีเรียต่ออนุมูนอิสระชนิด ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยการเพิ่มปริมาณของโปรตีน TrmB ส่งผลให้การแปลรหัสพันธุ์กรรมของโปรตีน แคตาเลส (catalase) สูงขึ้น ผลลัพธ์คือแบคทีเรียทนต่อสภาวะความเครียดจากออกซิเดชั่น

ห้องปฏิบัติการฯ ยังได้ศึกษากลไกการทำงานของสารพิษของแบคทีเรียโดยใช้ยีสต์เป็นโมเดล และศึกษาการซ่อมแซมดีเอ็นเอในยีสต์ โดยเลือกใช้ยีสต์ 2 ชนิดในการศึกษา คือ ชนิดที่หนึ่ง Saccharomyces cerevisiae ซึ่งเป็นยีสต์ที่ใช้อย่างกว้างขวางในการศึกษาอณูชีววิทยา และในอุตสาหกรรมอาหาร เพื่อการหมักและการขึ้นฟู  และ ชนิดที่สอง Candida albicans ซึ่งเป็นยีสต์ก่อโรคฉวยโอกาส การใช้ยีสต์เป็นโมเดลนั้น ถือเป็นการจำลองปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่าง แบคทีเรียซึ่งเป็นโปรคารีโอต และยีสต์ซึ่งเป็นยูแคริโอตเช่นเดียวกับเซลล์มนุษย์ การศึกษามุ่งเน้นไปที่การค้นหา และวิเคราะห์การทำงานของสารพิษจากแบคทีเรียที่ทำให้เกิดการตายของเซลล์เจ้าบ้าน ซึ่งมีความสำคัญในการก่อโรคปริทันต์อักเสบ (Periodontal disease)  นอกจากนั้นการศึกษาในยีสต์ นำไปสู่การค้นพบโปรตีน Wss1 ซึ่งมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของ C. albicans ภายใต้สภาวะเครียดออกซิเดชั่นได้ โดยมีบทบาทในกระบวนการซ่อมแซมรหัสพันธุกรรมภายใต้สภาวะเครียดออกซิเดชั่น การศึกษาโดยใช้ยีสต์เป็นโมเดลนี้มีข้อดีคือสามารถทำการศึกษาได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยประหยัดค่าใช้จ่าย จึงเป็นโมเดลที่ดีที่สามารถนำไปต่อยอดและประยุกต์ใช้ในด้านอื่นๆต่อไปได้ด้วย