Dokładne reakcje bakterii na antybiotyki
Bakterie regulują ekspresję genów w odpowiedzi na stres antybiotykowy. W ramach finansowanego przez UE projektu OPRA zbadano, czy między komórkami istnieje różnorodność w odniesieniu do dynamicznych reakcji i czy mają one na celu zwiększenie zdolności do przetrwania. Zbadano również czas dawkowania środków antybakteryjnych, aby zmaksymalizować efekt zahamowania wzrostu i obumierania bakterii, co jest kluczowe przy projektowaniu antybiotyków. Na podstawie bakterii Escherichia coli naukowcy zbadali ogólną odpowiedź regulacyjną na nagłe podanie antybiotyków tetracykliny i chloramfenikolu (inhibitorów translacji). Analiza danych ujawniła, że różne geny odpowiadają w bardzo różnym czasie – w przedziale od kilku minut do godzin. Określili wyraźną hierarchię czasową polegającą na tym, że pewne geny reagują na stres niemal natychmiast, podczas gdy inne reagują z dużym opóźnieniem. Co ciekawe, zaobserwowano dwa dominujące rodzaje odpowiedzi – jeden z nich powodował stały poziom ekspresji, a drugi – szybki, impulsowy wzrost ekspresji, a następnie szybki powrót do pierwotnego poziomu. Analiza wzbogacenia genów wykazała, że wiele genów charakteryzujących się zachowaniem impulsowym uczestniczyło w odpowiedzi na stres kwasowy. Wyniki pokazują zatem, że wewnątrzkomórkowe pH maleje w wyniku działania antybiotyków i może stanowić czynnik wyzwalający ogólne reakcje na stres. Dane zgromadzone przez zespół OPRA dają naukowcom obraz regulacji genów bakterii i zmian fizjologicznych w odpowiedzi na stres antybiotykowy. Ponadto wyniki umożliwią opracowanie zoptymalizowanych strategii leczenia pozwalających uniknąć reakcji obronnych bakterii. Kwantyfikacja skutecznych parametrów charakteryzujących regulację genów podczas leczenia antybiotykami ujawniła nowe informacje na temat sposobu przystosowywania się bakterii do antybiotyków. Naukowcy często zakładają, że mikroorganizmy reagują na zmiany niemal optymalnie. Wyniki projektu kwestionują ten pogląd i dostarczają podstawowych informacji na temat stopnia optymalizacji regulacji genów u bakterii w odpowiedzi na podanie antybiotyków.
Słowa kluczowe
Bakteryjny, antybiotyk, koordynacja w czasie, stres antybiotykowy, OPRA
