Cercetătorii au creat un mecanism general care poate inhiba creșterea bacteriană

Cercetătorii din Suedia au descoperit un mecanism antitoxină care pare să fie capabil să neutralizeze sute de toxine diferite și poate proteja bacteriile împotriva atacurilor virale.

Mecanismul care poate inhiba creșterea bacteriană a fost numit Panacea, după zeița greacă a medicinei al cărei nume a devenit sinonim cu vindecarea universală.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

Înțelegerea toxinelor bacteriene și a mecanismelor antitoxinelor va fi crucială pentru succesul viitor al așa-numitei fagoterapii pentru tratamentul infecțiilor cu rezistență la antibiotice, spun cercetătorii. Studiul a fost publicat în PNAS.

Creșterea bacteriană, controlată din interior

Așa-numitele sisteme toxină-antitoxină, un fel de mecanism general în mulți genomi de ADN bacterian, sunt văzute tot mai des apărând bacteriile de bacteriofagi, virusurile care atacă bacterii. Activarea toxinelor inhibă creșterea bacteriană și, prin urmare, răspândirea virusului.

Ca atare, înțelegerea diversității, mecanismelor și evoluției acestor sisteme este esențială pentru succesul eventual al fagoterapiei pentru tratarea infecțiilor cu rezistență la antibiotice.

Perechile toxină-antitoxină constau dintr-o genă care codifică o toxină care inhibă dramatic creșterea bacteriană și o genă adiacentă care codifică o antitoxină care contracarează efectul toxic.

Este ca și cum ai ține o sticlă de otravă pe un raft lângă o sticlă de antidot. În timp ce perechile toxină-antitoxină au fost văzute ca evoluând pentru a se asocia cu noi toxine sau antitoxine, amploarea capacității de neutralizare observată cu Panacea, așa-numita hiperpromiscuitate, este fără precedent, explică cercetătoarea Gemma Atkinson, de la Universitatea Lund.

„Multe dintre aceste toxine sunt noi pentru știință”

Doctorandul Chayan Kumar Saha a realizat un program de computer pentru analizarea tipurilor de gene care se găsesc una lângă alta în genomurile bacteriene. Echipa a folosit apoi acest instrument pentru a prezice noi gene de antitoxine găsite lângă unele toxine foarte puternice la care au lucrat anterior.

„Am fost surprinși să descoperim că o anumită pliere proteică a unei antitoxine poate fi găsită în aranjamente de tip toxină-antitoxină cu zeci de tipuri diferite de toxine. Multe dintre aceste toxine sunt noi pentru știință”, spune Saha.

Tatsuaki Kurata, tot de la Universitatea Lund din Suedia, a confirmat experimental că multe dintre aceste sisteme sunt toxine autentice neutralizate de genele antitoxinelor vecine, notează Science Daily.

Studiul arată că ceea ce știm până acum despre diversitatea sistemelor toxină-antitoxină este probabil doar vârful aisbergului și că ar putea exista o serie de sisteme similare care au scăpat neobservate până acum.

Pe lângă faptul că este importantă pentru înțelegerea lumii ciudate și minunate a biochimiei bacteriene, descoperirea de noi sisteme toxină-antitoxină este importantă pentru fagoterapia împotriva infecțiilor rezistente la antibiotice. Pe măsură ce bacteriile au devenit din ce în ce mai rezistente la antibiotice, sunt necesare alte abordări pentru eliminarea infecțiilor.

Principiul fagoterapiei este de a trata pacienții cu cocktail-uri de bacteriofagi (virusurile care infectează bacterii) pentru a ucide bacteriile care provoacă infecția. Cu toate acestea, bacteriile au diverse sisteme de apărare pentru a se proteja de bacteriofagi, inclusiv sistemele toxină-antitoxină.

„Dacă identificăm sistemele toxină-antitoxină ale agenților patogeni, am putea pe viitor să proiectă o fagoterapie care poate contracara acest strat de apărare”, explică Gemma Atkinson.

Care este următorul pas al cercetării?

„Încercăm să găsim noi sisteme toxină-antitoxină la scară universală și să înțelegem implicarea lor în apărarea bacteriofagilor. Suntem, de asemenea, interesați de posibilele aplicații biotehnologice ale sistemelor toxină-antitoxină, având în vedere că aceste sisteme pot fi considerate ca fiind niște mecanisme generale ale biologiei bacteriene”, spune Atkinson.

„Setul complet de sisteme toxină-antitoxină ar putea fi o cutie de „unelte” moleculare pentru reglarea metabolismului bacterian și controlul resurselor celulelor bacteriene. Acest lucru poate fi important în situațiile de fabricație industrială și farmaceutică în care bacteriile sunt utilizate pentru a produce molecule de interes”, a concluzionat ea.

Vă recomandăm să citiți și:

Ar putea beneficiile activității fizice să fie influențate de poluarea aerului?

Două trăsături de personalitate sunt legate de semnele distinctive ale bolii Alzheimer

O femeie a avut, fără să știe, bețișoare blocate în sinusuri timp de o săptămână

Papilele gustative umane pot simți diferența dintre apa normală și apa grea