Teadlased avaldavad molekulaarseid üksikasju selle kohta, kuidas bakterid levitavad antibiootikumiresistentsust

Teadlased avaldavad molekulaarseid üksikasju selle kohta, kuidas bakterid levitavad antibiootikumiresistentsust
Teadlased avaldavad molekulaarseid üksikasju selle kohta, kuidas bakterid levitavad antibiootikumiresistentsust
Anonim

Võitlus "superbakterite" vastu – patogeensete bakterite tüvedega, mis on läbitungimatud antibiootikumide suhtes, mis alistasid nende eelkäija põlvkonnad – on nõudnud, et arstid otsiksid oma arsenali uusi ja võimsamaid ravimeid. Kahjuks võivad need ravimeetodid aja jooksul langeda samale mikroobide võimele muutuda ravimiresistentseks. Nüüd võis Põhja-Carolina ülikooli Chapel Hillis (UNC) uurimisrühm leida viisi tsükli katkestamiseks, mis ei nõua järgmise põlvkonna meditsiinilise ravi kasutuselevõttu: "superbakterite" tõkestamine ravimiresistentsuse geneetilise leviku eest..

Tiim esitleb oma tulemusi Ameerika Kristallograafia Assotsiatsiooni (ACA) aastakoosolekul, mis toimub 28. juulist 1. augustini Bostonis, Massachusetts.

Aastaid on ravim vankomütsiin olnud viimane ravimeetod metitsiliiniresistentse Staphylococcus aureuse ehk MRSA eluohtlike juhtude puhul. Võimas antibiootikum, mis eraldati esmakordselt 1953. aastal Borneo džunglitest kogutud pinnasest, toimib vankomütsiin, mis pärsib S. aureuse rakuseina moodustumist, nii et see ei suuda pakkuda struktuurset tuge ega kaitset. 2002. aastal eraldati aga diabeetilise neerudialüüsi patsiendilt S. aureuse tüvi. See konkreetne tüvi vankomütsiinile ei alistuks. See oli esimene vankomütsiiniresistentse Staphylococcus aureuse ehk VRSA juhtum Ameerika Ühendriikides. See on surmav variant, mida paljud peavad praegu üheks kõige ohtlikumaks bakteriks maailmas.

Endine UNC magistrant Jonathan Edwards (praegu Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis) juhtis keemiaprofessor Matthew Redinbo juhendamisel uurimisrühma, kes otsis üksikasjalikku biokeemilist arusaama VRSA ohust.Nad keskendusid S. aureus'e plasmiidile – kaheahelalise DNA ringikujulisele ahelale Staph-rakus, mis on genoomist eraldiseisev – nimega plW1043, mis kodeerib ravimiresistentsust ja mida saab üle kanda konjugatsiooni teel ("paaritumine", mis hõlmab geneetilist materjali läbimist sond doonorbakterist retsipiendile).

Enne kui ravimiresistentsuse plasmiidgeeni saab edasi anda, tuleb seda ülekandeks töödelda. See juhtub siis, kui valk, mida nimetatakse stafülokokkide hüüdensüümiks või NES-iks, seondub oma aktiivse alaga, mida tuntakse relaksaasi piirkonnana, doonorraku plasmiidiga. Seejärel lõikab NES topeltheeliksi ühe ahela nii, et see eraldub kaheks üksikuks DNA ahelaks. Üks liigub retsipientrakku, teine ​​jääb doonori juurde. Pärast kahe ahela replitseerimist reformib NES plasmiidi mõlemas rakus, luues kaks ravimiresistentset Staph-rakku, mis on valmis oma viletsust veelgi levitama.

Röntgenkristallograafiat kasutades määratlesid Edwards, Redinbo ja nende kolleegid VRSA NES valgu mõlema otsa struktuuri, N-otsa, kus asub relaksaasi piirkond, ja molekuli vastasotsa, mida nimetatakse C-otsaks..Nad märkasid, et N-otsa struktuur hõlmas kahe erineva valguahelaga piirkonda. Kahtlustades, et see piirkond võib mängida VRSA plasmiidi ülekandeprotsessis kriitilist rolli, lõikasid teadlased silmused välja. See ei võimaldanud NES-i relaksaasi piirkonda plasmiidse DNA külge kinni jääda või sellega seotuks jääda.

Biokeemilised testid näitasid, et silmuste funktsioon oli tõepoolest hoida relaksaasi piirkonda plasmiidi küljes kuni nikkimise toimumiseni. Teadlased said teada, et see toimus plasmiidi spetsiifilise DNA järjestuse väikeses soones.

"Saime aru, et ühend, mis võib selle soone blokeerida, takistada NES-i ahelate kinnitumist ja pärssida plasmiidse DNA lõhustumist üksikuteks ahelateks, võib potentsiaalselt peatada ravimiresistentsuse konjugaalse ülekandumise täielikult," ütleb Edwards.

Teooria katsetamiseks laboris kasutasid teadlased Hoechsti ühendit – sinist fluorestseeruvat värvi, mida kasutatakse DNA värvimiseks –, mis võiks seostuda väiksema soonega. Nagu ennustatud, takistas salu blokeerimine plasmiidse DNA järjestuse nikkumist.

Redinbo ütleb, et see "kontseptsiooni tõestuse" katse viitab sellele, et sama inhibeerimine võib olla võimalik ka in vivo. "Võib-olla võime DNA väiksemat soont sihtides muuta antibiootikumid VRSA ja teiste ravimiresistentsete bakterite vastu tõhusamaks," ütleb ta.

Populaarne teema