Et internasjon alt forskningssamarbeid har oppdaget et nytt bakteriedrepende giftstoff som viser løfte om å påvirke infeksjonssykdommer med superbug.
Oppdagelsen av dette veksthemmende toksinet, som bakterier injiserer inn i rivaliserende bakterier for å oppnå et konkurransefortrinn, ble publisert i dag i tidsskriftet Nature.
Oppdagelsen er et resultat av teamarbeid av medseniorforfatterne John Whitney, assisterende professor ved Institutt for biokjemi og biomedisinske vitenskaper ved McMaster University, og Mike Laub, professor i biologi ved Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Whitney og doktorgradsstudenten hans Shehryar Ahmad ved McMasters Michael G. DeGroote Institute for Infectious Disease Research studerte hvordan bakterier skiller ut antibakterielle molekyler da de kom over et nytt giftstoff. Dette giftstoffet var et antibakterielt enzym som forskerne aldri hadde sett før.
Etter å ha bestemt den molekylære strukturen til dette toksinet, innså Whitney og Ahmad at det ligner enzymer som syntetiserer et velkjent bakterielt signalmolekyl k alt (p)ppGpp. Dette molekylet hjelper norm alt bakterier med å overleve under stressende forhold, som eksponering for antibiotika.
"3D-strukturen til dette giftstoffet var først forvirrende fordi ingen kjente giftstoffer ser ut som enzymer som lager (p)ppGpp, og (p)ppGpp i seg selv er ikke et giftstoff," sa Ahmad.
McMaster-teamet mistenker at giftstoffet kan drepe bakterier ved å overprodusere skadelige mengder (p)ppGpp, og delte funnene sine med Laub, en etterforsker ved U. S. Howard Hughes Medical Institute.
Boyuan Wang, en postdoktor ved Laub-laboratoriet som spesialiserer seg på (p)ppGpp-signalering, undersøkte aktiviteten til det nyoppdagede enzymet. Han innså snart at i stedet for å lage (p)ppGpp, produserte dette enzymet i stedet et dårlig forstått, men beslektet molekyl k alt (p)ppApp. På en eller annen måte var produksjonen av (p)ppApp skadelig for bakterier.
Forskerne fastslo at den raske produksjonen av (p)ppApp av dette enzymet toksinet tømmer cellene for et molekyl k alt ATP. ATP blir ofte referert til som "cellens energivaluta", så når tilførselen av ATP er oppbrukt, kompromitteres essensielle cellulære prosesser og bakteriene dør.
"Jeg synes det er helt fascinerende at evolusjonen i hovedsak har "gjenbrukt" et enzym som norm alt hjelper bakterier med å overleve antibiotikabehandling, og i stedet har brukt det for bruk som et antibakterielt våpen, sier Whitney.
Forskningen utført ved McMaster University ble finansiert av Canadian Institutes for He alth Research og er tilknyttet CIHR Institute for Infection and Immunity (CIHR-III) som er vert ved McMaster University med tilleggsmidler fra David Braley Center for Antibiotic Oppdagelse. Forskningen ved MIT ble støttet av Howard Hughes Medical Institute og U. S. National Institutes of He alth.
"Dette er en viktig oppdagelse med potensielle implikasjoner for å utvikle alternativer til antibiotika, en global prioritet i kampen mot antimikrobiell resistens. Det er oppmuntrende å se at unge kanadiske forskere som Dr. Whitney trives og fremstår som ledere innen dette området,» sa Charu Kaushic, vitenskapelig direktør for CIHR-III og professor i patologi og molekylær medisin ved McMaster.
