Zespół naukowców z Uniwersytetu Yale zaprojektował ścianę komórkową bakterii Staphylococcus aureus. Właściwa ściana komórkowa została oszukana przez wprowadzenie obcych małych cząsteczek, które następnie zostały w niej osadzone. Odkrycie to opisane zostało w czasopiśmie ACS Chemical Biology. Po raz pierwszy badaczom udało się zmodyfikować ścianę komórkową chorobotwórczych bakterii Gram-dodatnich. Organizmy te są odpowiedzialne nie tylko za infekcje gronkowcowe, ale również za zapalenia płuc, anginy i wiele innych chorób.
Rys.1 Staphylococcus aureus
Odkrycie to ma szansę utorować drogę do całkowicie nowych metod zwalczania bakterii odpowiedzialnych za najbardziej zakaźne choroby. Zespół umieścił sekwencję peptydu na jednym z końców małej cząsteczki. Sekwencja ta może być rozpoznana przez bakterię. U Staphylococcus aureus odpowiedzialny za przyłączanie białek do ściany komórkowej jest specyficzny enzym – sortaza A.
„Oszukaliśmy bakterie, wprowadzając i włączając do ich ściany komórkowej cząsteczkę. Bakteria nie zrobiłaby tego w normalnych warunkach,” powiedział David Spiegel, chemik prowadzący badania. „ To tak jakby uznawała jako swoje cząsteczki białek, które w rzeczywistości są obce.”
Naukowcy skupiają się w szczególności na ścianie komórkowej. Zawiera ona wiele składników komórkowych wykorzystywanych w celu określenia warunków środowiska. „Gdy będziemy mogli manipulować ścianą komórkową, pozwoli nam to zaburzyć zdolność bakterii do interakcji z ludzkimi tkankami i komórkami gospodarza,” powiedział dalej Spiegel.
Zespół zastosował trzy różne, małe cząsteczki. Wykorzystana została biotyna, fluoresceina oraz azydek. Technika ta pozwala jednak zastosować całkiem inne cząsteczki. Metoda może również dotyczyć badań nad innymi gatunkami bakterii. Kolejną zaletą metody jest to, że naukowcy nie muszą najpierw modyfikować genetycznie bakterii. W dowolny sposób mogą włączać drobne cząsteczki. Metoda ta pozwala pracować na naturalnie występujących bakteriach w ludzkim ciele.
Infekcje gronkowcowe, takie jak lekooporne MRSA, nękają w ostatnich latach wiele szpitali. Więcej Amerykanów umiera każdego roku na zakażenia powiązane ze Staphylococcus aureus, niż od HIV/AIDS, choroby Parkinsona, czy rozedmy płuc.
Umiejętność zaprojektowania ściany komórkowej nie tylko Staphylococcus aureus, ale całej rodzinie bakterii, może być wykorzystana w zwalczaniu chorób. Dodatkowo w tej technice można wykorzystać dowolną liczbę małych cząsteczek.
Przykładowo, możemy oznaczyć te bakterie przy pomocy fluorescencyjnej cząsteczki markerowej. Pozwala to na obserwację postępu choroby w ludzkim organizmie w czasie rzeczywistym.
Cząsteczki te mogą mieć także zastosowanie w wykrywaniu przeciwciał, naturalnie występujących w krwioobiegu. Pozwoli to na zwiększenie odpowiedzi immunologicznej organizmu na choroby trudne do zdiagnozowania, takie jak HIV/AIDS czy rak.
„Technika ta ma potencjał, by pomóc zrozumieć podstawowe procesy biologiczne. Ponadto, pozwoli na opracowanie nowych terapii dla najczęstszych i najbardziej zabójczych chorób dziś występujących,” stwierdził Spiegel.
- James W. Nelson, Alexander G. Chamessian, Patrick J. McEnaney, Ryan P. Murelli, Barbara I. Kazmiercak, David A. Spiegel.A Biosynthetic Strategy for Re-engineering theStaphylococcus aureusCell Wall with Non-native Small Molecules. ACS Chemical Biology, 2010; 101005140058057 DOI:1021/cb100195d
- http://www.sciencedaily.com/releases/2010/10/101007171415.htm
Opracował: Karol Madejczyk
Korekta: Monika Bryczkowska
