Csodafegyver dermcidin - a szervezet saját antibiotikuma A kutatók tisztázzák a szerkezetét és működését - GT
Az antibiotikumok nem csak vényre kaphatók. Testünk hatékony anyagokat is gyárt a baktériumok, gombák és vírusok kordában tartása érdekében. A göttingeni, tübingeni, edinburghi és strasbourgi nemzetközi kutatócsoport most atomról atomra tisztázta a dermcidin nevű fontos endogén antibiotikum szerkezetét.
A tudósok felfedezték, hogy ez egy rendkívül hatékony fegyver a tuberkulózis-kórokozók és más veszélyes támadók elleni küzdelemben. Eredményeik segíthetnek olyan új antibiotikumok kifejlesztésében, amelyek a multirezisztens baktériumok ellen is sikeresen küzdenek.
Amikor izzadságot árasztunk, annak van egy jó oldala. Nagyon hatékony antibiotikumokat oszt el a bőrön, amelyek megvédenek minket a kórokozóktól. Ha bőrünket megsérti egy karcolás, vágás vagy szúnyogcsípés, akkor a hatóanyagok, például a verejtékmirigyekben termelődő dermcidin gyorsan és hatékonyan megölik a veszélyes betolakodókat. Az ilyen úgynevezett antimikrobiális peptidek (AMP-k) egy fontos szempontból még sokkal jobbak is a közös antibiotikumoknál.
Dermcidin megtámadja a támadó achilles sarkát
A kórokozók rövid időn belül nem válhatnak ellenállóvá velük. Az AMP-k hatékonyan megakadályozzák az ellenállás kialakulását azáltal, hogy kifejezetten a kórokozó támadó Achilles-sarkát célozzák meg: Perforálják létfontosságú burokhártyájukat, és ezek nem tudják könnyen megváltoztatni a kórokozót. Az AMP-k tehát nagy potenciállal bírnak az antibiotikumok új generációjában .
„De az ilyen hatóanyagok testreszabása érdekében először részletesen meg kell értenünk, hogy a szervezet saját antibiotikumai hogyan tudják legyőzni a kórokozókat. Bár eddig 1700 ilyen peptidet fedeztek fel, ezek formájáról és működéséről nagyon keveset tudunk ”- hangsúlyozza Prof. Bert de Groot, a göttingeni Max Planck Biofizikai Kémiai Intézet„ Számítási biomolekuláris dinamika ”kutatócsoportjának vezetője. Edinburgh-i (Nagy-Britannia), Tübingen, Strasbourg (Franciaország) és Göttingen munkatársaival most először atomrészletesen tisztázta, mi teszi a dermcidint valódi csodafegyverré a veszélyes kórokozók elleni küzdelemben.
A tudósok már régóta tudják, hogy a dermcidin savas-sós verejtékben hasad és így aktiválódik. Az aktív dermcidin peptid, amelyet a verejtékben található cinkionok stabilizálnak, apró csatornákat képez a kórokozó fedőmembránján keresztül, és gyakorlatilag perforálja azt. Ennek eredményeként a víz és az ionok ellenőrizetlenül áramlanak a burok membránján keresztül. A mikroorganizmusok vízmérlege és transzportfolyamata kikerül az irányítás alól, lassan elpusztulnak.
A röntgenkristályográfia és a szilárdtest-NMR-spektroszkópia együttes alkalmazásával Kornelius Zeth professzor, a tübingeni Max Planck Fejlődésbiológiai Intézet és a Strasbourgi Egyetem Burkhard Bechinger vezetésével most atomról atomra meg tudták magyarázni, hogy hogyan épül fel ez a csatorna. Mint megtudták, kivételesen hosszú, áteresztő és alkalmazkodó. Így a membránfehérjék teljesen új osztályát alkotja.
Bert de Groot csapata összetett számítógépes szimulációk segítségével úgymond "aktívan" figyelte az aktív dermcidint. A göttingeni kutatók meglepetésére az ionok nagyon szokatlan módon lépték át a csatornát. A vegyész Dr. Ulrich Zachariae kifejtette: „Szimulációinkban nagyon jól látható, hogy a csatorna görbe a membránban. Ennek eredményeként az ionok az „oldalsó bejáratot” is használják. Ily módon több ion léphet át egyidejűleg a csatornán. ”A szimulációk magyarázatot adnak a csatorna nagy ionáteresztő képességére, amelyet Claudia Steinem professzor a göttingeni egyetemről elektrofiziológiai kísérletek során képes volt megmérni.
Az antibiotikumok új osztályának lehetősége
Steinem eredményei is azt mutatják: cinkionok nélkül a csodafegyver meghibásodik. Funkcionális csatornák csak akkor alakulnak ki a membrán burkolatában, amikor a cinkionok és a dermcidin kölcsönhatásba lépnek. Ha a tudósok megakadályozták ezt a kölcsönhatást egy bizonyos építőelem mutációjával a dermcidinben (úgynevezett hisztidin-aminosav-maradék), nem jött létre ionáteresztő csatorna.
A dermcidin rendkívül változékony módon képes alkalmazkodni a különböző membrántípusokhoz is. „Ez megmagyarázhatja, hogy az aktív dermcidin miért olyan hatékony széles spektrumú antibiotikum, és képes harcolni a baktériumok és gombák ellen egyaránt. Számos ismert kórokozó ellen hat, például a Mycobacterium tuberculosis vagy a Staphylococcus aureus tuberkulózis kórokozóval szemben ”- magyarázza de Groot. Különösen a Staphylococcus aureus multirezisztens törzsei válnak egyre növekvő fenyegetéssé a kórházakban. Érzéketlenek a gyakori antibiotikumokkal szemben, ezért nehezen kezelhetők.
A Robert Koch Intézet szerint 1976-ban a Staphylococcus baktériumok mindössze két százaléka volt rezisztens az antibiotikumokkal szemben. 2009-re ez az arány alig 22 százalékra emelkedett. Az ezzel a kórokozóval történő fertőzések életveszélyes betegségekhez vezethetnek, például vérmérgezéshez és tüdőgyulladáshoz. A nemzetközi kutatócsoport reméli, hogy eredményeik egy új antibiotikum-osztály kifejlesztéséhez vezetnek, amely sikeresen képes leküzdeni az ilyen veszélyes kórokozókat.