Overlevelsesstrategi:Hvordan et enzym hjælper bakterier med at komme sig efter udsættelse for antibiotika

Beta-lactam antibiotika, inklusive penicillin, er en af ​​de mest udbredte klasser af antibiotika i verden. Selvom de har været i brug siden 1940'erne, videnskabsmænd forstår stadig ikke helt, hvad der sker, når denne klasse af lægemidler støder på bakterier.

Nu, forskere ved University of Notre Dame har belyst, hvordan et enzym hjælper bakterier med at vende tilbage fra skader påført af antibiotika, der ikke er stærke nok til straks at dræbe bakterierne ved kontakt.

Studiet, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , fokuserer på et enzym i den gram-negative bakterie Pseudomonas aeruginosa, et patogen, der forårsager lungebetændelse og sepsis. Enzymet, kaldet lytisk transglycosylase Slt, forsøger hurtigt at reparere organismens cellevæg, som gør det muligt for bakterien at overleve og infektionen kan fortsætte uformindsket.

"Det er en overlevelsesstrategi, " sagde Shahriar Mobashery, Navari familieprofessor i biovidenskab ved Notre Dame og hovedforfatter af undersøgelsen. "Cellevæggen er den strukturelle enhed, der omslutter hele bakterien, og dets helbred er afgørende for bakteriernes overlevelse. Hvis du har et lægemiddel, der forårsager skade på cellevæggen, bakterien kan ikke klare det, og den dør."

P. aeruginosa er en af ​​de "mareridtsbakterier", der fremhæves i en nylig rapport fra Centers for Disease Control and Prevention. Rapporten erklærede, at laboratorietest havde fundet "usædvanlig resistens mere end 200 gange i 2017 i 'mareridtsbakterier' alene."

Cellevæggene hos P. aeruginosa er lavet af lange, tilstødende enheder, der er tværbundet sammen. I nærværelse af et beta-lactam antibiotikum, tværbindingerne dannes ikke. Imidlertid, lange kæder af ikke-tværbundne polymerer forbliver, som signalerer, at cellevæggen er beskadiget. Det er her, Slt kommer ind. Enzymet genkender skaden og hakker de lange kæder af ikke-tværbundne polymerer ned, og organismen genopbygger cellevæggen.

"Det er ligesom hvis du kører hjem og sætter dig ind i en fenderbender, og når du kommer hjem, din bil er allerede repareret, " sagde Mobashery.

Forskere har kendt til begge familier af enzymer i nogen tid. Mobasherys team syntetiserede stykker af cellevæggen og studerede den med Slt for at bestemme, hvordan enzymet nedbryder den. De sendte rensede Slt- og cellevægsprøver til samarbejdspartnere ved det spanske nationale forskningsråd for at bestemme dets struktur.

Mobashery har undersøgt antibiotikaresistens i 30 år. Han sagde, at penicillinbindende proteiner er blevet undersøgt siden 1960'erne og lytiske transglykosylaser siden 1990'erne - men spørgsmålet om, hvordan de kommer sammen, er nyt. På grund af antibiotikaresistens, denne bakterie er blevet en af ​​de sværeste bakterielle patogener at behandle.