Σουηδοί ερευνητές ανακάλυψαν έναν μηχανισμό αντιτοξινών που φαίνεται να είναι σε θέση να εξουδετερώνει εκατοντάδες διαφορετικές τοξίνες και μπορεί να προστατεύει τα βακτήρια από την προσβολή των ιών.

Ο μηχανισμός που μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη των βακτηρίων ονομάστηκε Πανάκεια, από την Ελληνίδα θεά της ιατρικής, το όνομα της οποίας έχει γίνει συνώνυμο της καθολικής θεραπείας.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η κατανόηση των βακτηριακών τοξινών και των μηχανισμών αντιτοξινών θα είναι κρίσιμη για τη μελλοντική επιτυχία της θεραπείας με φάγο για τη θεραπεία λοιμώξεων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Η μελέτη ήταν Δημοσιεύτηκε στο PNAS.

Η ανάπτυξη βακτηρίων ελέγχεται από μέσα

Τα λεγόμενα συστήματα τοξίνης-αντιτοξίνης, ένα είδος γενικού μηχανισμού σε πολλά γονιδιώματα βακτηριακού DNA, θεωρούνται όλο και περισσότερο ως βακτηρίδια βακτηριοφάγων, ιοί που επιτίθενται στα βακτήρια. Η ενεργοποίηση των τοξινών αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηρίων και συνεπώς την εξάπλωση του ιού.

Ως εκ τούτου, η κατανόηση της ποικιλομορφίας, των μηχανισμών και της εξέλιξης αυτών των συστημάτων είναι κρίσιμη για την τελική επιτυχία της θεραπείας με φάγο στη θεραπεία λοιμώξεων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά.

Το ζεύγος τοξίνης-αντιτοξίνης αποτελείται από ένα γονίδιο που κωδικοποιεί μια τοξίνη που αναστέλλει δραματικά τη βακτηριακή ανάπτυξη και ένα παρακείμενο γονίδιο που κωδικοποιεί μια αντιτοξίνη που εξουδετερώνει την τοξική επίδραση.

Είναι σαν να κρατάς ένα μπουκάλι με δηλητήριο σε ένα ράφι δίπλα σε ένα μπουκάλι αντίδοτο. Ενώ τα ζεύγη τοξινών-αντιτοξινών έχουν φανεί ότι εξελίσσονται για να συσχετίζονται με νέες τοξίνες ή αντιτοξίνες, η έκταση της εξουδετερωτικής ικανότητας που παρατηρείται με την Πανάκεια, τη λεγόμενη υπεραπορία, είναι άνευ προηγουμένου, λέει η Gemma Atkinson, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Lund.

«Πολλές από αυτές τις τοξίνες είναι νέες στην επιστήμη»

Ο διδακτορικός φοιτητής Chayan Kumar Saha έχει αναπτύξει ένα πρόγραμμα υπολογιστή για την ανάλυση των τύπων γονιδίων που βρίσκονται δίπλα-δίπλα στα βακτηριακά γονιδιώματα. Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε αυτό το εργαλείο για να προβλέψει νέα γονίδια αντιτοξίνης που βρέθηκαν μαζί με μερικές πολύ ισχυρές τοξίνες στις οποίες είχαν εργαστεί στο παρελθόν.

“Με έκπληξη ανακαλύψαμε ότι κάποια αναδίπλωση πρωτεΐνης μιας αντιτοξίνης μπορεί να βρεθεί σε διατάξεις τοξίνης-αντιτοξίνης με δεκάδες διαφορετικούς τύπους τοξινών. Πολλές από αυτές τις τοξίνες είναι νέες στην επιστήμη”, λέει ο Saha.

Ο Tatsuaki Kurata, επίσης από το Πανεπιστήμιο Lund της Σουηδίας, επιβεβαίωσε πειραματικά ότι πολλά από αυτά τα συστήματα είναι αληθινές τοξίνες που εξουδετερώνονται από γειτονικά γονίδια αντιτοξινών. Καθημερινή Επιστήμη.

Η μελέτη δείχνει ότι ό,τι γνωρίζουμε μέχρι στιγμής για την ποικιλομορφία των συστημάτων τοξινών-αντιτοξινών είναι πιθανώς μόνο η κορυφή του παγόβουνου και ότι μπορεί να υπάρχει μια σειρά από παρόμοια συστήματα που έχουν περάσει απαρατήρητα μέχρι τώρα.

Εκτός από το ότι είναι σημαντική για την κατανόηση του περίεργου και θαυμαστού κόσμου της βακτηριακής βιοχημείας, η ανακάλυψη νέων συστημάτων τοξινών-αντιτοξινών είναι σημαντική για τη θεραπεία με φάγους έναντι λοιμώξεων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Καθώς τα βακτήρια γίνονται όλο και πιο ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, χρειάζονται άλλες προσεγγίσεις για την εξάλειψη των λοιμώξεων.

Η αρχή της θεραπείας με φάγο είναι η θεραπεία ασθενών με κοκτέιλ βακτηριοφάγων (ιούς που μολύνουν βακτήρια) για να σκοτωθούν τα βακτήρια που ευθύνονται για τη μόλυνση. Ωστόσο, τα βακτήρια διαθέτουν διάφορα αμυντικά συστήματα για την προστασία από βακτηριοφάγους, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων τοξίνης-αντιτοξίνης.

«Εάν εντοπίσουμε τα συστήματα τοξίνης-αντιτοξίνης των παθογόνων, θα μπορούσαμε στο μέλλον να σχεδιάσουμε θεραπεία φάγου ικανή να εξουδετερώσει αυτή την άμυνα», εξηγεί η Gemma Atkinson.

Ποιο είναι το επόμενο βήμα στην έρευνα;

«Προσπαθούμε να βρούμε νέα συστήματα τοξινών-αντιτοξινών σε παγκόσμια κλίμακα και να κατανοήσουμε τη συμμετοχή τους στην άμυνα των βακτηριοφάγων. Μας ενδιαφέρουν επίσης οι πιθανές βιοτεχνολογικές εφαρμογές των συστημάτων τοξίνης-αντιτοξίνης, καθώς αυτά τα συστήματα μπορούν να θεωρηθούν ως γενικοί μηχανισμοί βακτηριακών βιολογία», λέει ο Atkinson.

“Το πλήρες σύνολο συστημάτων τοξινών-αντιτοξινών θα μπορούσε να είναι μια μοριακή “εργαλειοθήκη” για τη ρύθμιση του βακτηριακού μεταβολισμού και τον έλεγχο των βακτηριακών κυτταρικών πόρων. Αυτό μπορεί να είναι σημαντικό σε καταστάσεις βιομηχανικής και φαρμακευτικής παραγωγής όπου τα βακτήρια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μορίων ενδιαφέροντος”, κατέληξε.

Σας προτείνουμε επίσης να διαβάσετε:

Θα μπορούσαν τα οφέλη της σωματικής δραστηριότητας να επηρεαστούν από την ατμοσφαιρική ρύπανση;

Δύο χαρακτηριστικά της προσωπικότητας συνδέονται με τα χαρακτηριστικά της νόσου του Αλτσχάιμερ

Η γυναίκα χωρίς να το γνωρίζει είχε κολλήσει στα ιγμόρειά της για μια εβδομάδα

Οι ανθρώπινοι γευστικοί κάλυκες μπορούν να μυρίσουν τη διαφορά μεταξύ του κανονικού και του βαριού νερού