_ Noua clasă de antimicrobiene descoperite în bacteriile din sol

Cercetătorii au descoperit particule de proteine ​​toxice, în formă de umbrele, pe care bacteriile din sol cunoscute sub numele de Streptomyces le secretă pentru a scăpa concurenții, în special pe alții din propria specie.

Descoperirea particulele de toxină umbrelă și informațiile aferente despre structurile, compoziția și modul lor de acțiune au fost publicate în Nature.

Proteinele toxinelor umbrelă sunt cel mai recent exemplu al loviturilor variate și combative ale acestor bacterii asupra rivalilor lor microscopici. Comunitățile aglomerate și diverse de bacterii în care trăiesc sunt un amestec de atacuri antimicrobiene, contraatacuri și apărări.

În mod ironic, multe antibiotice utilizate clinic sunt derivate direct din moleculele pe care bacteriile le folosesc împotriva sau sunt inspirate de acestea. reciproc în habitatul lor natural. Armamentul chimic al Streptomyces împotriva concurenților lor este una dintre cele mai bogate surse de astfel de molecule. Printre acestea se numără streptomicina, un medicament obișnuit, cu spectru larg.

Ceea ce face diferite aceste toxine antibacteriene nou detectate este că, spre deosebire de antibioticele cu molecule mici ale Streptomyces, toxinele umbrelă sunt complexe mari compuse din mai multe proteine. Ele sunt, de asemenea, mult mai specifice în bacteriile pe care le vizează.

Autorii lucrării speculează că aceste proprietăți ale toxinelor umbrelă explică de ce au scăpat de descoperire pentru mai bine de 100 de ani de cercetare asupra toxinelor produse de Streptomyces.

Genele care codifică toxine umbrelă au fost descoperite inițial printr-o căutare bioinformatică pentru noi toxine bacteriene. În experimentele biochimice și genetice conduse de Qinqin Zhao în laboratorul de microbiologie al lui Joseph Mougous de la Școala de Medicină a Universității din Washington, oamenii de știință au aflat că aceste toxine sunt asociate cu alte proteine ​​într-un complex mare.

Cryo-electron. microscopia acestor complexe proteice a fost efectuată de Young Park în laboratorul lui David Veesler, profesor de biochimie la Școala de Medicină UW și investigator al Institutului Medical Howard Hughes.

Aceste studii au arătat că complexele de toxine Izolații Qinqin adoptă o înfățișare izbitoare potrivită descoperirii lor din Seattle. Arată ca niște umbrele.

„Forma acestor particule este destul de particulară și va fi interesant în lucrările viitoare să aflați cum morfologia lor neobișnuită îi ajută să elimine bacteriile țintă”, a remarcat Mougous, profesor de microbiologie. la Școala de Medicină UW și un investigator al Institutului Medical Howard Hughes.

Oamenii de știință au încercat apoi să determine țintele acestor toxine prin screening-ul efectelor acestora asupra fiecărui organism pe care l-ar putea viza, de la ciuperci la 140 de bacterii diferite. , inclusiv unele preluate din plante de sorg în laboratorul autorului studiului Devin Coleman de la Universitatea din California-Berkeley și Serviciul de Cercetare Agricolă al Departamentului de Agricultură al SUA.

Printre acești adversari potențiali, toxinele și-au vizat în mod specific propriile lor. frați: alte specii de Streptomyces.

„Credem că această specificitate rafinată se poate datora proteinelor care alcătuiesc spițele umbrelei, care variază între particule. Acestea includ proteine ​​care s-ar putea prinde de anumite zaharuri găsite. pe suprafața bacteriilor concurente”, a comentat autorul studiului S. Brook Peterson, om de știință senior în laboratorul Mougous.

Prin analizarea miilor de genomi bacterieni disponibile public, autorii studiului Dapeng Zhang de la Universitatea St. Louis. iar studentul său absolvent, Youngjun Tan, a descoperit că multe alte specii de bacterii au, de asemenea, genele pentru a produce toxine cu particule umbrelă. Interesant este că toate aceste specii formează filamente ramificate, un mod neobișnuit de creștere printre bacterii.

Pe lângă multele întrebări care au rămas de răspuns despre biologia de bază a particulelor de toxine umbrelă, Mougous și colegii săi sunt intrigați de potențialele lor aplicații clinice.

Ei bănuiesc că bacteria care cauzează tuberculoza și difteria pot fi sensibile la toxinele umbrelă. Ei notează că aceleași bacterii au devenit rezistente la antibioticele tradiționale. Particulele de toxine umbrelă ar putea merita explorate, au sugerat oamenii de știință, pentru potențialul lor de a supune aceste bacterii grave care cauzează boli.

(Fluierul)