Bakteriler, antibiyotiğe dirençli dış zarı hücre duvarına bağlayan ‘yapıştırıcı’ proteini açığa çıkarıyor

Notre Dame Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ve işbirlikçileri, gram negatif bakterilerin dış zarının hücre duvarına nasıl bağlandığına dair önemli bir süreç keşfettiler ve bu bakterilerin sıklıkla antibiyotiklere karşı nasıl direnç geliştirdiğinin anlaşılmasını ilerlettiler.

Araştırmada yayımlandı Amerikan Kimya Derneği DergisiMadrid, İspanya’daki Fiziksel Kimya Enstitüsü “Blas Cabrera”dan Juan A. Hermoso tarafından gerçekleştirilen çalışmanın yapısal yönleriyle birlikte, Kimya ve Biyokimya Bölümünde Navari Yaşam Bilimleri Profesörü Shahriar Mobashery’nin laboratuvarında gerçekleştirildi. Araştırmacılar, PA2854 proteininin, gram negatif bakterilerin dış katmanlarını veya zarfını birbirine bağlı tutan reaksiyonu gerçekleştirdiğini keşfetti.

Mobashery ve işbirlikçileri, genellikle kistik fibrozlu insanları etkileyen, her yerde bulunan, antibiyotiğe dirençli bir bakteri olan Pseudomonas aeruginosa’daki (P. aeruginosa) süreci inceledi. P. aeruginosa, E. coli, Klebsiella pneumoniae ve Salmonella gibi diğer gram-negatif bakteriler gibi, birçok antibiyotiğin bakterilere nüfuz etmesini ve zarar vermesini önleyen üç katmanlı bir biyolojik zarfla korunur. Gram pozitif bakterilerin dış zarı yoktur ve genellikle antibiyotiklere karşı daha duyarlıdırlar.

Eck Küresel Sağlık Enstitüsü ve Warren İlaç Keşif Merkezi’ne bağlı Mobashery, “PA2854, organizmanın sağlığı için gerekli olan bir süreç olan, dış zarı hücre duvarına bağlı tutan bir yapıştırıcı görevi görüyor” dedi. “Bakterinin bu çapraz bağlantıyı yapma yeteneğini ortadan kaldırdığınızda, hücre zarfı artık iyi durumda değildir.”

Araştırma, yazarlardan biri ve Mobashery’nin laboratuvarında eski bir öğrenci olan Luis F. Avila-Cobian’ın, P. aeruginosa’da hücre duvarını değiştiren önemli bir proteinle etkileşime giren 71 protein tanımlamasının ardından gelişti. Avila-Cobian, 71 kişiden biri olan PA2854’ün (geninin psödomonal genomda işgal ettiği pozisyon için açıklamalanmıştır) bir transpeptidaz olabileceğini belirledi.

Transpeptidazlar, sert ve koruyucu bir hücre duvarı oluşturmaya yardımcı olan bakteriyel enzimlerdir. Bu keşif, araştırmacıları bakterideki rolünü daha fazla araştırmaya yöneltti.

Hücre zarfını sağlam tutmak için PA2854, lipoprotein OprI ile birlikte çalışır. OprI dış zarın bir parçasıdır ve PA2854, OprI’yi hücre duvarına bağlayan kimyasal bir reaksiyon gerçekleştirir. Mobashery’nin laboratuvarında doktora öğrencisi olan Amr M. El-Araby, süreci daha ayrıntılı olarak göstermek için saflaştırılmış proteinler ve hücre duvarı bileşenlerinin kullanıldığı yeniden yapılandırılmış sistem için hem canlı bakterilerde hem de in vitro önemli deneyler gerçekleştirdi.

Zarfın ortak yapısı ve işlevi ışığında Mobashery, keşfin P. aeruginosa’dan daha fazlası için geçerli olacağını söyledi.

Aynı zamanda Notre Dame’deki Berthiaume Hassas Sağlık Enstitüsü’ne bağlı olan Mobashery, “Açıkladığımız gibi deneyler, bakterideki her bir proteinin ne yaptığını tek tek anlamak açısından kritik öneme sahiptir. Başka bir deyişle, organizmayı tanımlayan kolektif biyokimyasal süreçler dizisini anlama umuduyla bakteri genlerinin işlevlerini aydınlatıyoruz” dedi.