Čeští vědci popisují, jak bakterie unikají před účinky antibiotik
Důležitý krok v boji s antibiotickou rezistencí, která patří mezi hlavní výzvy současné medicíny, udělali vědci z ÚOCHB AV ČR, ve spolupráci s dalšími kolegy z Akademie věd, konkrétně z Mikrobiologického a Biotechnologického ústavu. Pomocí pokročilé kryogenní elektronové mikroskopie a biochemických přístupů se jim podařilo popsat, jakým způsobem se mykobakterie brání proti antibiotiku rifampicin. Studii zveřejnil vědecký časopis Nature Communications.
Klíčovou složkou, která umožňuje bakterii unikat před působením antibiotika rifampicinu, je protein zvaný HelD. Účinně chrání bakteriální RNA polymerázu, což je enzym zodpovědný za přepis genetické informace z DNA. Tento proces je přitom pro přežití bakterie naprosto zásadní.
„Díky pokročilému zobrazování pomocí kryogenního elektronového mikroskopu a vynikající biochemické analýze jsme dokázali do detailů popsat, jakým způsobem bílkovina HelD osvobozuje RNA polymerázu od antibiotika rifampicin,“ líčí Dr. Tomáš Kouba, který v ÚOCHB vede vědeckou skupinu Kryogenní elektronové mikroskopie.
Model komplexu RNA polymerázy a proteinu HelD. Pomocí biochemické analýzy a kryogenní elektronové mikroskopie vědci ukázali, jak HelD aktivně působí proti přítomnosti rifiampicinu v RNA polymeráze a brání působení antibiotika.
HelD se chová jako buněčný bodyguard. Kdykoliv se při přepisu informace z DNA něco zadrhne, přispěchá na pomoc a nejinak je tomu i při podání rifampicinu. Antibiotikum se totiž snaží během přepisu DNA vyřadit ze hry RNA polymerázu. Nebýt HelD, celý proces by se zastavil a bakterie by zanikla. HelD se nepodvolí ani tak silnému antibiotiku, jakým je rifampicin používaný například k léčbě tuberkulózy nebo silného zápalu plic.
„Moderní metody strukturní biologie nám umožnily pozorovat, jakým způsobem HelD chrání bakterie před účinkem jedné ze skupin antibiotik na atomární úrovni,“ říká Dr. Tomáš Kovaľ z Laboratoře struktury a funkce biomolekul v Biotechnologickém ústavu.
Výzkumníci předpokládali, že HelD hraje v odporu proti působení antibiotik klíčovou roli. Zjistili ovšem, že je pro bakterie ještě významnější. HelD totiž RNA polymerázu nejen vysvobodí, ale zajistí také ‚recyklaci‘ tohoto pro organismus klíčového enzymu. Putuje totiž s polymerázou znovu na úplný začátek DNA, kde se opět přepíše genetická informace a bakterie se může znovu začít množit.
„Pochopení role proteinu HelD je zásadní pro lidský boj s antibiotickou rezistencí,“ vysvětluje Dr. Libor Krásný, který vede vlastní výzkumnou skupinu v Mikrobiologickém ústavu, a dodává: „Díky našim aktuálním zjištěním je možné nasadit nové strategie v hledání účinnější antibiotické léčby.“
Rezistence vůči antibiotikům je sílící globální problém a na hledání slabého místa, kterým bakterie unikají léčbě, se soustředí nejvýznamnější světové výzkumné instituce.
Původní článek: Kovaľ, T.; Borah, N.; Sudzinová, P.; Brezovská, B.; Šanderová, H.; Vaňková Hausnerová, V.; Křenková, A.; Hubálek, M.; Trundová, M.; Adámková, K.; Dušková, J.; Schwarz, M.; Wiedermannová, J.; Dohnálek, J.; Krásný, L.; Kouba, T. Mycobacterial HelD connects RNA polymerase recycling with transcription initiation. Nat. Commun. 2024, 15, 8740. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52891-5
