Vedci objavili v bežnej pôdnej baktérii Streptomyces veľký zhluk génov, ktorý riadi výrobu viacerých antibiotických látok namierených proti baktériám odolným voči viacerým liekom. Dôležité je, že tieto zlúčeniny neútočia len na jeden cieľ, ale zasahujú viac krokov pri tvorbe biotínu, teda vitamínu B7, bez ktorého baktérie nemôžu normálne rásť.
Antibiotic cocktail made by soil bacteria can kill superbugs.
Objav opísaný v časopise Nature prichádza v čase, keď rastie počet infekcií, na ktoré existujúce antibiotiká prestávajú zaberať. Práve preto výskumníci hľadajú lieky s novým spôsobom účinku. Podľa autorov by takáto prirodzene vytvorená kombinácia mohla pomôcť pri vývoji antibiotík, voči ktorým sa patogény budú brániť ťažšie.
Skúmaný génový „megaklaster“ produkuje päť zložiek: štyri antibiotické zlúčeniny a jeden proteín. Spoločne cielia na rôzne štádiá tvorby biotínu. V tomto súbore sa nachádzajú gény spojené so známou triedou antibiotík stravidins, ale aj gény pre ďalšie tri rodiny látok: acidomycin, α-Me-KAPA a novo opísané dapamycins. V oblasti DNA sa zároveň nachádzali aj gény pre streptavidin, proteín známy tým, že sa viaže na biotín.
Tím vedený aj biochemikom Ericom Brownom z McMaster University sa metabolizmu biotínu ako možnému cieľu antibiotík venoval celé desaťročia. Keď skúmali stravidins, zistili, že gény pre tieto zlúčeniny sú len súčasťou väčšieho úseku DNA súvisiaceho s tvorbou biotínu. Práve tam sa ukrývali aj ďalšie antibiotické rodiny, ktoré zasahujú ten istý základný metabolický okruh.
Vedci úlohu tohto génového súboru overili tak, že sklonovali úsek DNA dlhý 65 808 párov báz a vložili ho do laboratórneho kmeňa Streptomyces. Tým potvrdili, že megaklaster skutočne riadi produkciu opísaných zlúčenín. Podľa autorov ide o nezvyčajný prípad: na jednom mieste v genóme našli štyri biosyntetické génové klastry, ktoré vytvárajú štyri molekuly mieriace na tú istú metabolickú dráhu.
Prečo je to dôležité v praxi? Ak antibiotiká zasahujú viac častí jedného nevyhnutného procesu, baktérie sa im spravidla bránia ťažšie než pri lieku s jediným cieľom. To je aj hlavný dôvod, prečo výskumníci považujú nový objav za sľubný. Neznamená to ešte hotový liek pre pacientov, ale ukazuje smer, ako navrhovať kombinácie antibiotík inšpirované tým, čo už vyvinula evolúcia.
Podľa odborníkov je pozoruhodné aj to, kde sa tento systém našiel. Rod Streptomyces patrí medzi najdôkladnejšie preskúmané baktérie a práve z neho pochádza množstvo známych antibiotických zlúčenín vrátane tých, ktoré viedli k výrobe streptomycínu, prvého účinného antibiotika proti tuberkulóze. Napriek tomu sa v ňom podarilo odhaliť doteraz prehliadaný mechanizmus.
Vedci našli podobné génové klastry aj v niekoľkých ďalších druhoch Streptomyces. To naznačuje, že sa počas evolúcie zachovali, čo môže znamenať, že takáto kombinovaná obrana proti konkurujúcim mikróbom mala pre tieto baktérie dlhodobý význam.
Čo presne vedci našli
Jadrom objavu je takzvaný megaklaster génov, teda rozsiahla oblasť DNA, ktorá nesie pokyny na výrobu viacerých biologicky aktívnych látok.
Snímka zobrazuje: Streptomyces bacteria make multiple antibiotics that target the production of vitamin B7. Credit: Dr Jeremy Burgess/Science Photo Library.
V tomto prípade nejde o jednu antibiotickú molekulu, ale o celú zostavu zlúčenín a proteín, ktoré zasahujú ten istý životne dôležitý proces v bakteriálnej bunke. Práve táto koordinácia robí nález výnimočným.
V zdroji sa zdôrazňuje, že štyri antibiotické zlúčeniny a jeden proteín útočia na rôzne fázy tvorby biotínu. Biotín je pre rast baktérií nevyhnutný. Ak sa jeho produkcia naruší na viacerých miestach, bunka môže mať oveľa menšiu šancu nájsť obchádzku, než keby čelila len jednému zásahu.
Prečo je biotín slabým miestom baktérií
Biotín, známy aj ako vitamín B7, patrí medzi molekuly, ktoré organizmy potrebujú na základné metabolické procesy. V prípade baktérií je jeho tvorba dôležitá pre rast a fungovanie buniek. Práve preto sa už dlhšie považuje za zaujímavý cieľ pre antibiotiká.
Všeobecne platí, že čím dôležitejšia je cieľová metabolická dráha pre prežitie mikroorganizmu, tým väčší zmysel má hľadať spôsoby, ako ju zablokovať. Samotný zdroj však opisuje konkrétne len to, že nové zlúčeniny zasahujú rôzne štádiá produkcie biotínu. Ďalšie podrobnosti o tom, ktorý krok blokuje ktorá látka, v texte uvedené nie sú.
Prečo kombinovaný útok sťažuje vznik rezistencie
Jedna z hlavných myšlienok výskumu je jednoduchá: baktéria sa ľahšie prispôsobí lieku, ktorý útočí na jediný cieľ, než zmesi, ktorá naraz blokuje viac častí nevyhnutného procesu. Aj preto odborníci upozorňujú, že prírodou vytvorená kombinácia môže poslúžiť ako vzor pre nové antibiotické stratégie.
To je podstatné najmä pri multirezistentných baktériách. Tie si už osvojili rôzne mechanizmy obrany proti existujúcim liekom. Nové antibiotiká preto nemusia byť len „silnejšie“ — často musia útočiť inak a na viacerých miestach. Presne tým je tento objav zaujímavý: neponúka iba ďalšiu molekulu, ale celý model spoločného zásahu.
Prečo je dôležitý rod Streptomyces
Streptomyces patrí medzi najvýznamnejšie zdroje prírodných antibiotík. Ide o rozsiahly rod pôdnych baktérií, ktorý vedci skúmajú už desaťročia, pretože produkuje množstvo chemických látok využiteľných v medicíne. Aj preto odborníkov prekvapilo, že sa v tak podrobne skúmanom systéme našlo niečo nové.
Objav zároveň pripomína, že aj dobre známe mikroorganizmy môžu ukrývať biosyntetické mechanizmy, ktoré doteraz unikali pozornosti. V širšom kontexte je to dôležitá správa pre hľadanie nových antibiotík: neznáme riešenia sa nemusia skrývať len v exotických organizmoch alebo vzácnych prostrediach.
Čo zatiaľ nevieme a čo môže nasledovať
Samotný výskum ešte neznamená, že je pripravený nový liek. Zdroj hovorí o génovom objave a o potvrdení, že tento úsek DNA vedie k tvorbe viacerých látok zameraných na jednu metabolickú dráhu. To je dôležitý základ, no cesta od takéhoto nálezu k použiteľnému antibiotiku býva dlhá.
Otvorenou otázkou zostáva aj to, ako presne by sa dali tieto prirodzené kombinácie premeniť na liečivá vhodné pre klinické použitie. Výskumníci zároveň naznačujú, že podobný prístup by mohol pomôcť nájsť aj iné génové klastry produkujúce antibiotiká zasahujúce ďalšie metabolické procesy. Ak sa to potvrdí, mohlo by to rozšíriť zásobník nápadov pre boj s rastúcou antibiotickou rezistenciou.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
