Otkriven novi put u bakterijama

Moguća je izrada novih, ciljanih antibiotika

Trodimenzionalni prikaz regulatornog proteina CtsR vezan na DNK (CtsR koji se sastoji od dvije podjedinice ljubičaste i oker boje) © IMP
čitati naglas

Enzimi su važni i u patogenima - bez njih nema reprodukcije i nema infekcije. Sada su istraživači identificirali bakterijski enzim koji prenosi signale na nepoznati način. Otkriće bi moglo omogućiti razvoj novih, ciljanih antibiotika. Istraživački časopis "Science" izvještava u svom trenutnom broju.

Proteini su lanci aminokiselina koji se sklapaju u trodimenzionalne strukture u prostoru. Proizvode se strojem koji posjeduje stanicu, a koji upute gena prevodi u redoslijedu lančanih veza. Gen - protein koji je dugo bio dogma molekularne biologije. U međuvremenu, znanstvenici su upoznati s brojnim modifikacijama koje skupljaju bjelančevine nakon njihove sinteze: povezivanjem malih molekula, formiranjem kemijskih mostova, cijepanjem aminokiselina ili vezanjem i rezanjem proteinskih lanaca, funkcionalni spektar proteina dramatično se proširuje. Raznolikost regulatornih mogućnosti objašnjava i paradoks relativno malog broja gena u ljudi.

Jedna od najčešćih i najvažnijih modifikacija je fosforilacija. Dodavanjem i uklanjanjem ostataka fosfata može se vrlo precizno kontrolirati funkcija proteina. Poput molekularne sklopke, enzimi se na taj način uključuju i isključuju. Između ostalog, stanica koristi reverzibilni sustav za snimanje i prosljeđivanje signala. Mehanizam je dokazan, održavale su ga jednoćelijske bakterije čovjeku.

Identificirana je nova klasa "odašiljača"

Nositelji ostataka fosfata, kinaze, stoga igraju središnju ulogu u metabolizmu u svim organizmima. Oni su također uključeni u razvoj bolesti i rast tumora te su stoga važan cilj za razvoj novih, selektivnih lijekova. Znanstvenici iz Istraživačkog instituta za molekularnu patologiju sada su otkrili novu klasu kinaza. Koristeći biokemijske i strukturne biološke metode, skupina oko Tima Clausena uspjela je identificirati takozvanu protein arginin kinazu. Istraživači su izolirali enzim iz bakterije Bacillus stearothermophilus, bakterije tla koja voli toplinu.

Novo opisana kinaza naziva se McsB i igra ulogu u odgovoru na bakterije. Rješavanje stresa - poput topline - glavni je izazov za sva živa bića. Osobito su mikroorganizmi razvili nevjerojatne strategije. Bakterije koje napadaju stanice i uzrokuju bolest što su živahnije što se bolje mogu zaštititi od vrućice. prikaz

Termofilna bakterija kao testni objekt

Sam B. stearothermophilus nije patogen, ali može pokvariti hranu. Organizam se osjeća najugodnije pri temperaturama oko 55 stupnjeva. To ima prednost za istraživače što su njihovi proteini vrlo stabilni i preživljavaju veće metode ispitivanja. U slučaju toplotnog stresa, enzim McsB postaje aktivan. Prenosi ostatak fosfata u regulatorni protein zvan CtsR, koji se normalno veže na DNK, blokirajući čitanje gena stresa. S fosforilacijom mijenjaju se uvjeti naboja, vezanje na DNK se gubi.

Ono što proces čini toliko zanimljivim za znanost jest da McsB veže fosfatnu skupinu na aminokiselini arginin, a ne na serin, treonin ili tirozin kao i obično. Dokaz za to nije lako pronaći, trebalo je razviti novu metodu za analizu fosfoarginina. Posebno je korisna bila bliska suradnja s IMP-IMBA servisnom skupinom za masenu spektrometriju pod Karlom Mechtlerom.

Potencijal za nove lijekove

Za doktoranda Jakoba Fuhrmanna, prvog autora publikacije, iz djela proizlaze uzbudljive buduće perspektive. "Novi i rijetki signalni put mogao bi biti od medicinskog interesa, na primjer, kao meta specifičnih antibiotika", objašnjava Fuhrmann. Uostalom, patogeni poput stafilokoka i listerija bliski su srodnici ispitivanog bacila i imaju iste gene stresa. U sljedećem koraku, istraživači IMP-a sada žele istražiti da li se bjelančevine arginin kinaze pojavljuju i kod ljudi. Ako pripadaju isključivo opremi mikroorganizama, intervencija s lijekovima bila bi posebno usmjerena i s malo nuspojava.

(IMP - Istraživački institut za molekularnu patologiju, 08.06.2009. - NPO)