Antibiotična rezistenca E. coli

(16.12.2014) Multirezistentne bakterije predstavljajo globalno grožnjo za človeško zdravstvo. Ena izmed rešitev se skriva v razvozlanju kompleksnih obrambnih mehanizmov bakterij na molekularni ravni.   

Mednarodna skupina raziskovalcev je ponovno stopila korak bližje razkritju antibiotične rezistence pri črevesni bakteriji Escherichia coli. E. coli ima v svoji dvojni celični membrani črpalko, ki vsiljene toksične substance, kot so na primer antibiotiki, ponovno izčrpa navzven. Črpalka, imenovana  AcrB protein, je sestavljena iz dveh področij.



Zgoraj: AcrB črpalka, s pomočjo katere bakterije E. coli vsiljene antibiotike (zeleni) izloči iz celice. Glavni sestavni del za ta mehanizem je iz protonov (H+). Ob tem se energija, sproščena iz transmembranske domene (obkrožena črno), preko dveh vijačnic (rdeča) prenese na domeno za transportiranje antibiotika

Spodaj: Transmembranska domena v treh različnih stanjih.

Že pred nekaj leti je delovna skupina, ki jo vodi biokemik prof. Martin Pos z Goethe Univerze, razjasnila delovanje črpalke na domeni med dvema membranama v periplazmi. Deluje po enakem principu, kot črevesna peristaltika oziroma peristaltična črpalka. „ Gre za trifazni cikel, ki odgovarja trem raznolikim konformacijam proteinske črpalke,“ pojasni Martin Pos. Najprej je antibiotik prepoznan in se šibko poveže, v naslednjem koraku je močneje vezan v notranjosti črpalke, v tretji fazi pa preko proteina stisnjen skozi in sproščen navzven. Sedaj pa je skupina strokovnjakov na novo razjasnila tudi vlogo transmembranske domene. Nahaja se v notranji membrani gramsko negativne celice E. coli in dobavlja energijo za transport antibiotika. Tudi ta domena je med transportom podvržena trifaznemu ciklu.

„Gorivo“ za AcrB črpalko so protoni, ki so sprejeti v celico preko transmembranske domene. Celotno delovanje in potek tega postopka je raziskovalna skupina pojasnjevala z analiziranjem tridimenzionalne strukture več različic AcrB črpalke z uporabljanjem rentgenske analize struktur. S pomočjo računalniških simulacij so nato znanstveniki ameriškega inštituta NIH (National Institute of Health), ki jih je vodil dr. José Faraldo-Gómez, vizualizirali celoten mehanizem. Martin Pos komentira: „Proteinski transport inducira gibanje podobno cilindru batnega motorja. In kljub dejstvu, da se transmembranska domena nahaja dokaj oddaljeno od domene, ki molekulo antibiotika transportira navzven izgleda, kot da sta izmenična cikla obeh domen tesno povezana.“

Dognanja bodo morda omogočale nove pristope v boju proti multirezistentnim bakterijam. „AcrB je model proteina, ki je zelo podomen proteinom drugih multirezistentnih patogenih bakterij, kot je na primer Acinetobacter baumannii. Tudi pri človeku so dokazani sorodni proteini, ki morda delujejo na principu podobnih mehanizmov. Z razliko, da ti ne prenašajo antibiotikov, temveč igrajo pomembno vlogo v reguliranju vsebnosti holesterola v celicah ali pri embrionalnem razvoju,“ poudarja Pos pomembnost dognanj za nova raziskovalna področja.

Publikacija:

Eicher, T., Seeger, M. A.., Anselmi, C., Zhou, W., Brandstätter, L., Verrey, F., Diederichs, K., Faraldo-Gómez, J. D.*, Pos, K. M.* (2014) Coupling of remote alternating-access transport mechanisms for protons and substrates in the multidrug efflux pump AcrB. eLife 3:e03145.

http://elifesciences.org/content/3/e03145

 

Sorodni članki

EFSA

Bolezen modrikastega jezika: EFSA ocenjuje ukrepe za zatiranje

Programi masovnega cepljenja v obdobju vsaj 5 let, skupaj z izboljšanjem sistemov za kontinuiran nadzor, so edini učinkoviti ukrepi za izkoreninjanje bolezni modrikastega jezika v Evropi, zaključuje EFSA
preberi več

TiHo

Sezona žara: raziskava kaže na povezavo med otoplitvami in želodčno-črevesnimi obolenji

Ko se pomladni pričnejo višati temperature, se zveča tudi pojavnost želodčno-črevesnih težav. Povezava je bila tudi strokovno dokazana v raziskavi
preberi več

‚Bio‘ še zmeraj narašča

‚Bio‘ še zmeraj narašča

Nedavna študija glede bio površin in živilske industrije kaže kontinuirano pozitven razvoj na svetovni ravni
preberi več

EFSA

Izbruh okužbe s Salmonelo v evropskem prostoru

Sedem držav je med 1. majem in 12. oktobrom 2016 sporočilo primere okužbe s povzročiteljem Salmonella Enteritidis pri ljudeh. Od teh je 112 primerov bilo potrjenih in pri 148 postavljen sum.
preberi več

EFSA

Vozličasti dermatitis – cepljenje je najučinkovitejša metoda za nadzor bolezni

Cepljenje govedi je najučinkovitejša metoda za nadzor in zaustavitev širjenja bolezni vozličastega dermatitisa, trdijo strokovnjaki EFSA
preberi več

Universität Duisburg-Essen

Prašiči s prirojenim kompasom

Nedavna mednarodna raziskava, ki jo je vodil zoolog dr. E. Pascal Malkemper je pokazala, da imajo divji prašiči očitno smisel za magnetno polje
preberi več

EMA

EMA priporoča zmanjšanje uporabe kolistina pri živalih

Evropska agencija za zdravila (EMA - European Medicines Agency) je posodobila v letu 2013 izdana strokovna priporočila glede uporabe antibiotika kolistina pri živalih
preberi več

Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg

Antibiotiki proti salmonelam so v Afriki zmeraj manj učinkoviti

Sepse, ki jih povzročajo bakterije Salmonella enterica, že od nekdaj zahtevajo smrtne žrtve v južnih delih Afrike ter jugovzhodu Azije
preberi več