Silný rostlinný toxin se speciálními baktericidními vlastnostmi se na několik desetiletí stal jednou z nejslibnějších látek v oblasti výzkumu antibiotik. Toto antibiotikum, zvané albicidin, je produkováno rostlinným patogenem Xanthomonas albilineans, který způsobuje ničivé spálení listů cukrové třtiny. Předpokládá se, že patogen napadá rostliny albicidinem, což mu umožňuje expandovat.

V posledních letech vědci pochopili, jak tato bakteriální zbraň funguje. Zaměřuje se na enzym nacházející se v rostlinách i bakteriích, nazývaný DNA gyráza nebo jednoduše gyráza. Tento enzym se váže na DNA a obratně skládá její strukturu v procesu zvaném supercoiling, který je nezbytný pro správné fungování buněk. Gyráza má však slabé místo – aby mohla dělat svou práci, musí rychle přeříznout dvojitou šroubovici DNA. To je nebezpečné, protože narušení DNA vede ke smrti buňky. Za normálních okolností gyráza okamžitě znovu spojí rozbité kusy DNA, ale albicidin tomu zabrání v opětovném spojení, což způsobí, že se DNA rozpadne a bakterie zemřou.

Albicidin je známý svou vysokou účinností v boji proti bakteriím E. coli a S. aureus. (Staphylococcus aureus). O těchto bakteriích je známo, že jsou stále odolnější vůči antibiotikům, která se v současnosti používají, což vytváří naléhavou potřebu najít nové, účinnější léky. Přes již známé antibiotické vlastnosti a nízkou toxicitu v preklinických experimentech bylo farmaceutické použití albicidinu dosud brzděno nedostatkem znalostí o jeho interakci s DNA gyrázou.

Řešitelský tým prof. Přelomový objev učinil Jonathan Heddle z Malopolského centra biotechnologie Jagellonské univerzity ve spolupráci s laboratořemi Prof. Roderich Süssmuth z Technické univerzity v Berlíně a Dr. Dmitrij Ghilarov z John Innes Center ve Velké Británii. Pomocí nejmodernější kryo-elektronové mikroskopie vědci získali extrémně podrobný obraz interakce albicidinu s gyrázou, přičemž zaznamenali, že albicidin měl tvar písmene L, což mu umožňovalo specificky interagovat jak s gyrázou, tak s DNA. Výsledkem je, že gyráza již není schopna provést pohyb spojující dva konce DNA. Tento efekt lze přirovnat ke klíči zasunutému mezi ozubená kola.

Důležité je, že interakce albicidinu s gyrázou se výrazně liší od působení stávajících antibiotik, což znamená, že tato látka a její deriváty mohou být účinné proti mnoha bakteriím odolným vůči antibiotikům, tzv. superbugy. "Doufáme, že speciální povaha interakce albicidinu s gyrázou umožní vývoj antibiotik na bázi této látky, schopných čelit hrozbě, kterou představují bakterie odolné vůči antibiotikům", komentuje Elizabeth Michalczyk, doktorandka v laboratoři prof. Heddle, jeden z hlavních autorů listu.

Tato práce již začala. Na základě svých pozorování se týmu podařilo vytvořit varianty antibiotika se zlepšenými vlastnostmi. Při testování se tyto varianty ukázaly jako účinné proti některým z nejnebezpečnějších bakterií, které infikují pacienty na jednotce intenzivní péče, včetně Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa a Salmonella typhimurium – včetně těch, které jsou odolné vůči stávajícím antibiotikům.

"Jedná se o fascinující výzkumný projekt, který je skvělým příkladem mezinárodní spolupráce, řekl prof. Heddle. "Práce s týmy z John Innes Center a Technické univerzity v Berlíně nám umožnila spojit znalosti a zdroje, abychom dosáhli rychlého pokroku ve výzkumu", dodal vědec.

Dalším krokem bude navázání spolupráce s partnery ze světa vědy a průmyslu za účelem získání finančních prostředků nezbytných k přechodu do fáze klinického hodnocení, což může vést k vývoji nové třídy antibiotik, která je naléhavě potřebná tváří v tvář globální hrozbě. rezistence mikrobiálních léků.

pramen: nauka.uj.edu.pl

autor: Richard Šipka