Výzkumníci identifikují složku, která umožňuje letální typ bakterií šířit rezistenci na antibiotika

Zakázané léky na rakovinu (Červen 2019).

Anonim

Antibiotická rezistence bakterie Staphylococcus aureus je zodpovědná za 11 300 úmrtí ročně pouze ve Spojených státech - údaj, který odpovídá polovině všech úmrtí způsobených gram-pozitivními rezistentními bakteriemi v této zemi. Taková vysoká úmrtnost souvisí s rychlostí, při které bakterie získává rezistenci vůči antibiotikům. Studie provedená na Institutu pro výzkum v biomedicíně (IRB Barcelona) a zahrnující spolupráci Centra de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) v Madridu určila klíčovou složku strojů, které S. aureus používá k získání a přenosu genů, které odolnost vůči antibiotikům. Práce byla publikována tento týden ve sborníku Národní akademie věd (PNAS).

"Boj proti bakteriím - zejména v nemocničním prostředí, kde jsou velkou hrozbou - znamená pochopení toho, jak jsou geny přenášeny, aby se přizpůsobily měnícímu se prostředí. Například, když jsou léčeni novými antibiotiky, " vysvětluje vedoucí studie a Vedoucí skupiny IRB Barcelona Miquel Coll, také výzkumník CSIC, který studuje horizontální přenos genů z hlediska strukturní biologie.

Zastavení šíření

"Horizontální přenos genů poskytuje bakteriím mimořádnou schopnost rychle se vyvíjet a přizpůsobovat - kapacitě, kterou lidé nemají například, " říká Coll. Jedna z těchto cest se nazývá konjugace, proces, kterým se dvě bakterie spojují a jedna z nich přenáší kus DNA nazývaný plazmid na druhou. "Plazmid je malý kus kruhové DNA, který drží velmi málo genů, často včetně těch, které jsou odolné proti antibiotikům, a mezi bakteriemi trvá jen několik minut, " vysvětluje.

Horizontální přenos genů zahrnuje mechanismy, u nichž je relaxační enzymatický protein klíčovou složkou. Díky třírozměrnému rozlišení struktury komplexu tvořeného relaxasou s fragmentem plazmidové DNA výzkumníci zjistili, že aminokyselina histidin je stěžejním prvkem při zpracování DNA, a tím i přenosu a šíření odporu.

"Zjistili jsme, že relaxace různých kmenů S. aureus se liší, protože používá aminokyselinu, kterou nepoužívá žádná další relaxace, o které víme, " vysvětluje první autor studie Radoslaw Pluta, bývalý " la Caixa "PhD student v IRB Barcelona a v současné době postdoktorální výzkumný pracovník Mezinárodního institutu molekulární a buněčné biologie ve Varšavě v Polsku.

Histidin je katalytický zbytek, který umožňuje relaxaci k řezání DNA, navázání na ni a protažení jednoho ze dvou řetězců a jeho přemístění do receptorové bakterie, kde se řetězec replikuje za vzniku dvojitého vlákna plazmidu. Tento nový plasmid nyní drží geny rezistence a strojní zařízení k přenosu na jinou bakterie. Vědci naznačují, že tento katalytický histidin je přítomen v relaxasech 85% kmenů Staphylococcus aureus.

Testovat, zda je histidin rozhodující v horizontálním přenosu genů, vědci z týmu skupiny Manuel Espinosa v CIB-CSIC, kteří se účastnili studie, nahradili jinou aminokyselinou a potvrdili, že brání přenosu v kultivačních pokusech.

Mutace histidinu nezabije tuto bakterie, ale zabraňuje přenosu genů. Jak lze tento mechanismus využít k boji proti infekcím? "Nevím, " říká Coll, "ale nyní víme další podrobnosti o smrtelné bakterie a to může připravit cestu k vývoji molekul, aby se zabránilo šíření rezistentních kmenů."

Coll vysvětluje, že nemocniční infekce jsou nejtěžší typy, které je třeba řešit. "Jsme v závodě, který vždy ztrácíme, protože když se objeví nové antibiotikum, rychle se objeví a rozšiřuje odpor, " popisuje. Vědec dodává, že seznam antibiotik pro použití v nemocnici je "příliš" krátký. Kromě obtíží při vývoji nových antibiotik, Coll také komentuje další překážku, která brání postupu. "Je málo investic, protože farmaceutický průmysl má jiné priority. Ačkoli to je naprosto v pořádku, měly by být sloučeny zdroje z veřejného a soukromého sektoru."

Tato práce zahrnovala spolupráci skupiny Modesto Orozco, také na IRB Barcelona, ​​která provedla teoretické studie o validaci chemické reakce mezi plasmidovou DNA a proteinem přes histidin. Strukturní rozlišení komplexu tvořeného proteinem a DNA bylo dosaženo použitím dat získaných rentgenovou difrakcí na evropském synchrotronu v Grenoble.

menu
menu