Nowa broń w walce z drobnoustrojami
W ramach projektu NAM zbadano peptydy antydrobnoustrojowe (AMP), które są wytwarzane przez wszystkie organizmy wyższe wraz z wtórnymi produktami wewnętrznych drobnoustrojów roślinnych, zwanych endofitami. Endofity żyją wewnątrz roślin i zapewniają swoim żywicielom ochronę przed różnego rodzaju patogenami, poprzez wytwarzanie związków bioaktywnych. Związki te mogą okazać się potencjalnie przydatne w terapii antybiotykowej. Partnerzy projektu opracowali techniki izolowania i badań przesiewowych dla grzybów endofitycznych. Odkryli oni, że najwyższy poziom bioaktywnych grzybów zwalczających bakterię Staphylococcus aureus występuje odpowiednio w trawach, świerku i sośnie. Organizmy endofityczne nie nadają się do łatwej hodowli w laboratorium, dlatego naukowcy zbadali genetyczne narzędzia umożliwiające im uzyskanie dostępu do aktywnych źródeł znajdujących się wewnątrz rośliny. Z powodzeniem zidentyfikowali oni jedno białko przeciwbakteryjne oraz szereg AMP pochodzących od endofitów występujących w bażynie czarnej (Empetrum nigrum), bagnie zwyczajnym (Rhododendron tomentosum) i sośnie zwyczajnej (Pinus sylvestris). Naukowcy skupili się nie tylko na AMP pochodzących ze źródeł endofitycznych, ale również od innych bakterii i grzybów, jak również cząsteczkach produkowanych jako część mechanizmów obronnych zwierzęcego żywiciela. Wiele AMP pochodzenia zwierzęcego cechuje potencjał bezpośredniego osłabiania działania patogenów, jak również ostrzegania i wzmacniania układu odpornościowego. Naukowcy brali pod uwagę różne klasy AMP, koncentrując się na tych, które cechowało szerokie spektrum aktywności ukierunkowane na błonę mikrobiologiczną oraz AMP o selektywnej aktywności skierowanej przeciwko bakteriom Gram-ujemnym. Różne klasy obejmowały zwierzęce katelicydyny i beta-defensyny, defensyny grzybicze (plektazyna) oraz bakteryjne lantybiotyki. Katelicydyny są ważną rodziną AMP występującą u wszystkich kręgowców. Przeprowadzono szczegółowe badanie dotyczące przeciwbakteryjnego działania beta-defensyny 3, która jest produkowana przez ludzkie komórki nabłonkowe i krwinki białe zwane neutrofilami, która wiąże się z miejscami bogatymi w lipidy II, przerywając tym samym błony komórkowe drobnoustrojów. Jednak na przykładzie komórek bakterii Staphylococcus wystawionych na działanie ludzkiej beta-defensyny 3 (hBD3) wykazano, że blokowanie syntezy ściany komórkowej może stanowić istotną część procesu zabijania. Naukowcy zidentyfikowali również biosyntezę ściany komórkowej jako szlak wybrany przez plektazynę cechującą się jednak jeszcze większym powinowactwem wobec lipidu II, niż hBD3. Mechanizm ten wykryto również u bakteryjnych lantybiotyków i może on stanowić ważną cechę trybu działania różnych klas AMP, których pochodzenie rozciąga się od mikroorganizmów po kręgowce. Prace zrealizowane w ramach projektu NAM z powodzeniem wykazały, że wszystkie naturalne substancje antydrobnoustrojowe pomimo zupełnie różnego pochodzenia zakłócają działanie tego samego celu, lipidu II, blokując ten sam szlak biosyntezy ściany komórkowej występujący u patogenu Staphylococcus aureus. Wiedza ta okaże się nieoceniona dla opracowania w przyszłości nowych antybiotyków i identyfikacji ich nowych celów.
