Rybosomy bakteryjne mogą pomóc znaleźć nowe antybiotyki

Coraz więcej niebezpiecznych bakterii jest odpornych na stosowane dzisiaj antybiotyki. Do opracowania nowych typów tych leków mogą doprowadzić badania kierowane przez dr Agatę Starostę na UMCS. Klucz do stworzenia nowych antybiotyków może kryć się w zmiennej naturze rybosomów bakteryjnych.

Podstawą działania każdej żywej komórki jest hierarchiczne zarządzanie przechowywaną w DNA informacją genetyczną. W kodzie DNA znajduje się instrukcja funkcjonowania dla każdej komórki, z kolei w zarządzaniu tą informacją rolę pośrednika pełni RNA. – Informacja zawarta w DNA przepisywana jest na RNA w procesie zwanym transkrypcją. Następnie dane z RNA są tłumaczone na sekwencje białkowe w procesie biozyntezy białka – tłumaczy w rozmowie z PAP dr Agata Starosta. – Sercem tego całego procesu jest rybosom. Przekształca on informację genetyczną na białko, które jest podstawą funkcjonowania wszystkich żywych organizmów – dodaje.

Właśnie rybosomy, nazywane czasem molekularnymi nanomaszynami, znajdują się w centrum zainteresowania polskiej badaczki. – Przez całe dekady rybosom był uważany za homogenny układ, który w niezmienny sposób odczytuje informację zawartą w RNA – mówi dr Starosta. – Przez to nigdy nie był on postrzegany jako system regulujący przepływ informacji w komórce – dodaje.

Wyspecjalizowane rybosomy?

W ostatnich latach pojawiła się jednak hipoteza tzw. wyspecjalizowanych rybosomów. Zakłada ona, że istnieją małe subpopulacje rybosomów, posiadających inną strukturę. Dzięki tej różnorodności maszyna translacyjna, której częścią są rybosomy, zyskuje nowe właściwości funkcjonalne, czyli jest w stanie odczytywać informacje jedynie z wybranych nośników RNA. – Uzyskujemy w ten sposób dodatkowy, nie scharakteryzowany wcześniej poziom regulacji ekspresji białek – stwierdza rozmówczyni PAP.

Jak tłumaczy badaczka, zaburzenia w funkcjonowaniu maszynerii translacyjnej prowadzą z kolei do różnego rodzaju zaburzeń metabolicznych. W przypadku człowieka objawić się mogą w formie tzw. rybosomopatii – chorób związanych z zaburzeniami funkcji organów, np. serca lub śledziony czy też z chorobami nowotworowymi. – Z kolei u bakterii translacja jest bardzo atrakcyjnym źródłem do wykorzystania w badaniach biotechnologicznych, przy opracowywaniu nowych antybiotyków – stwierdza dr Starosta. Jak dodaje, poszukiwanie nowych antybiotyków jest o tyle ważne, że w ostatnich latach wachlarz dostępnych antybiotyków uległ znaczącemu uszczupleniu. – Spowodowane jest to pojawieniem się bakterii odpornych na wiele znanych antybiotyków. Chcemy więc użyć naszych badań do znalezienia nowych sposobów na opracowywanie specyficznych inhibitorów translacji – a przez to stworzenie nowych rodzajów antybiotyków – stwierdza badaczka.

Bacillus subtilis pod lupą

W centrum zainteresowania kierowanej przez dr Starostę grupy badawczej będzie bakteria Bacillus subtilis, w Polsce znana również pod nazwą laseczki siennej. Ma ona specjalną właściwość: produkuje formy przetrwalnikowe zwane sporami. – Co ważne, spory różnych bakterii znajdują się praktycznie wszędzie – tłumaczy dr Starosta. Formy te są niezwykle odporne na wszelakie formy dezynfekcji: mogą przeżyć działanie zarówno bardzo wysokich, jak i niskich temperatur, promieniowanie jonizujące czy wpływ silnych chemikaliów. – Zazwyczaj bakterie te są dla nas niegroźne, kilka jednak jest bardzo niebezpiecznych – mówi dr Starosta. Ma na myśli m.in. wykorzystaną już w atakach bioterrorystycznych pałeczkę wąglika (B. anthracis), powodującą zatrucia pokarmowe laseczkę woskową (B. cereus) czy też Clostridium difficile – przyczynę rzekomobłoniastego zapalenia jelit, ostrej choroby układu pokarmowego, która może skończyć się śmiercią. – Choć B. subtilis jest ich bliskim krewnym, nie jest niebezpieczny dla człowieka, co czyni go doskonałym obiektem badawczym – dodaje rozmówczyni PAP.

Działająca na UMCS grupa badawcza zajmie się analizą cyklu życiowego B. subtilis, przede wszystkim zaś przebiegiem procesu translacji, rolą odgrywaną w nim przez wyspecjalizowane rybosomy i poszukiwaniem czynników potrzebnych do funkcjonowania spor. – Mam nadzieję, że uda nam się zidentyfikować czynniki wpływające na heterogenność (różnorodność) rybosomów – stwierdza dr Starosta. – Ich rozszyfrowanie może otworzyć drogę do opracowania nowych antybiotyków, które będą zaburzały proces translacji w bardzo selektywny sposób. Jak bowiem wykazały wcześniejsze badania, selektywne wyłączanie biosyntezy pewnych białek w komórce powoduje akumulację toksycznych białek w bakterii – a w konsekwencji jej śmierć – podsumowuje badaczka.

Dr Agata Starosta jest laureatką programu FIRST TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Na projekt badawczy, który realizowany będzie na Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, otrzymała od FNP grant w wysokości blisko 2 mln zł.

Jakie błędy popełniają lekarze dentyści dobierając antybiotyk? Zapraszamy na wykład „Najczęstsze błędy w antybiotykoterapii w stomatologii ” dr n. med. Joanny Kusowskiej, specjalisty chorób wewnętrznych i farmakologii klinicznej.

Oprac. AF na podst. PAP – Nauka w Polsce, Katarzyna Florencka

Fot. jarmoluk, pixabay.com