Důležitý krok v boji s antibiotickou rezistencí, která patří mezi hlavní výzvy současné medicíny, udělali vědci z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ve spolupráci s Mikrobiologickým a Biotechnologickým ústavem. Podařilo se jim popsat, jakým způsobem se mykobakterie brání proti antibiotiku rifampicin.
Klíčovou složkou, která umožňuje bakterii unikat před působením antibiotika rifampicinu, je protein, který se jmenuje HelD. Účinně chrání bakteriální RNA polymerázu, což je enzym zodpovědný za přepis genetické informace z DNA. Tento proces je pro přežití bakterie naprosto zásadní.
„Díky pokročilému zobrazování pomocí kryogenního elektronového mikroskopu a vynikající biochemické analýze jsme dokázali do detailů popsat, jakým způsobem bílkovina HelD osvobozuje RNA polymerázu od antibiotika rifampicin,“ nastínil Tomáš Kouba, který v ÚOCHB vede vědeckou skupinu Kryogenní elektronové mikroskopie.
Rifampicin je antibiotikum, které patří mezi antituberkulotika spolu se streptomycinem, capreomycinem a cycloserinem. Je vysoce účinné (zatím nejúčinnější) proti infekcím vyvolaným bakteriemi Mycobacterium tuberculosis a Mycobacterium leprae – používá se tedy například proti tuberkulóze a lepře.
Klíčová role proteinu
HelD se chová jako buněčný bodyguard. Kdykoliv se při přepisu informace z DNA něco zadrhne, přispěchá na pomoc a nejinak je tomu i při podání rifampicinu. Antibiotikum se totiž snaží během přepisu DNA vyřadit ze hry RNA polymerázu. Nebýt HelD, celý proces by se zastavil a bakterie by zanikla. HelD se nepodvolí ani tak silnému antibiotiku, jakým je rifampicin používaný například k léčbě tuberkulózy nebo silného zápalu plic.
„Moderní metody strukturní biologie nám umožnily pozorovat, jakým způsobem HelD chrání bakterie před účinkem jedné ze skupin antibiotik na atomární úrovni,“ říká Tomáš Kovaľ z Laboratoře struktury a funkce biomolekul v Biotechnologickém ústavu.
Výzkumníci předpokládali, že HelD hraje v odporu proti působení antibiotik klíčovou roli. Zjistili ovšem, že je pro bakterie ještě významnější. HelD totiž RNA polymerázu nejen vysvobodí, ale zajistí také „recyklaci“ tohoto pro organismus klíčového enzymu. Putuje totiž s polymerázou znovu na úplný začátek DNA, kde se opět přepíše genetická informace a bakterie se může znovu začít množit.
ÚOCHB je vědecká instituce, součást Akademie věd, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie. Soustředí se také na přenos výsledků základního výzkumu do praxe.
„Pochopení role proteinu HelD je zásadní pro lidský boj s antibiotickou rezistencí,“ doplňuje Libor Krásný, který vede vlastní výzkumnou skupinu v Mikrobiologickém ústavu, a dodává: „Díky našim aktuálním zjištěním je možné nasadit nové strategie v hledání účinnější antibiotické léčby.“
Rezistence vůči antibiotikům je sílící globální problém a na hledání slabého místa, kterým bakterie unikají léčbě, se soustředí nejvýznamnější světové výzkumné instituce.
