Razložili enega od mehanizmov preživetja bakterij v prisotnosti antibiotikov

Raziskovalci s Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani so v sodelovanju z belgijskimi raziskovalci prvi pojasnili molekularni mehanizem delovanja modulov toksin-antitoksin, ki razloži kako in zakaj lahko bakterijske celice zaustavijo svojo rast in razvoj.


Avtorji:
San Hadži, Igor Drobnak, Andrej Mernik, Črtomir Podlipnik, Remy Loris, Jurij Lah


Preživetje bakterijskih celic kljub prisotnosti antibiotikov povzroča velike težave pri zdravljenju bakterijskih infekcij. Preživetje jim omogočajo mutacije (sprememba genotipa – rezistenca) ali zaustavitev rasti in razvoja (sprememba fenotipa – perzistenca), ki vodi bakterijske celice v t. i. »speče« stanje z zaustavljenim metabolizmom. Ko koncentracija antibiotika pade, se bakterije »prebudijo« in namnožijo, kar povzroča mnoge ponavljajoče se in kronične bolezni. Znano je, da lahko bakterijske celice zaustavijo svoj metabolizem s pomočjo lastnih genetskih sistemov, imenovanih moduli toksin-antitoksin. Raziskovalci s Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani (San Hadži, Igor Drobnak, Andrej Mernik, Črtomir Podlipnik, Jurij Lah) so v sodelovanju z belgijskimi raziskovalci (laboratorij Remy Lorisa) prvi pojasnili molekularni mehanizem delovanja modulov toksin-antitoksin, ki razloži, kako in zakaj lahko bakterijske celice zaustavijo svojo rast in razvoj.

Delovanje modula je odvisno od zapletene regulacije prepisovanja genov, ki vsebujeta zapis za proteina toksin in antitoksin. Regulacijo prepisovanja genov so raziskovalci opisali s pomočjo prostorskih struktur različnih kompleksov toksin-antitoksin ter povezav med njimi, ki jih definira osrednja fizikalna teorija termodinamika. Podrobno razumevanje interakcij na molekularni ravni omogoča napoved regulacije rasti bakterijskih celic pod stresnimi pogoji, kar odpira možnosti za načrtovane posege v delovanje modula, s katerimi bi lahko kontrolirali nastanek perzistentnih bakterijskih celic.

Raziskave, ki so plod zamisli slovenskih raziskovalcev, so objavljene v treh člankih v uglednih mednarodnih revijah (faktor vpliva > 10).


Viri: 1. San Hadži, Andrej Mernik, Črtomir Podlipnik, Remy Loris in Jurij Lah, “The thermodynamic basis of the fuzzy interaction of an intrinsically disordered protein”, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/anie.201707853 (IF 2016 = 11,709, 11/163 chemistry, multidisciplinary)
2. San Hadži, Sarah Haesaerts, Dukas Jurėnas, Kenn Gerdes, Jurij Lah in Remy Loris, “Ribosome-dependent Vibrio cholerae mRNAse HigB2 is regulated by a β-strand sliding mechanism”, Nucleic Acids Res. 2017, 45, 4972. (IF 2016 = 10,162, 14/286 biochemistry & molecular biology)
3. Alexandra Vandervelde, Igor Drobnak, San Hadži, Yann G.-J. Sterckx, Thomas Welte, Henri De Greve, Daniel Charlier, Rouslan Efremov, Remy Loris in Jurij Lah, “Molecular mechanism governing ratio-dependent transcription regulation in the ccdAB operon”, Nucleic Acids Res. 2017, 45, 2937. (IF 2016 = 10,162, 14/286 biochemistry & molecular biology)