Célt ajánlhat az antibiotikumok tervezésére és az élet evolúciójába való betekintésre
Az oxigén méreg egyes betegségeket okozó baktériumoknak. A tudósok évek óta azon töprengenek, hogy az oxigén hiányában szaporodó baktériumok (az úgynevezett „anaerobok”) hogyan képesek érzékelni az oxigént a környezetükben, és elúszni onnan, hogy elkerüljék a halált. Most egy szokatlan fehérjét azonosítottak, amely megmagyarázhatja, hogyan teszik ezt. A fehérje potenciális célpontot is kínálhat új antibiotikumok tervezésében, és betekintést nyújthat az élet evolúciójába, mondják.
A megállapítást a Biochemistry, az American Chemical Society, a világ legnagyobb tudományos társasága lektorált folyóiratának május 16-i száma írja le.
„Azt javasoljuk, hogy mivel ezt a baktériumot levegő mérgezi, [a fehérje] oxigénkötő doménje érzékeli, ha oxigén van jelen a környezetben, és a baktériumok elúsznak onnan” – mondja Donald M. Kurtz., Jr., Ph. D., a tanulmány vezető kutatója és a Georgiai Egyetem kémiaprofesszora, Athén, Ga.
Folytatja: „Azt gyanítjuk, hogy ez a rendszer általános oxigénérzékelő lehet az anaerob mikroorganizmusokban.”
Egyes anaerob baktériumok emberi betegségeket, például fogínygyulladást (ínygyulladás) és gangrénát okozhatnak. Ha Kurtznak igaza van, megállapítása új antibiotikumok kifejlesztéséhez vezethet.
A kezdeti felfedezés óta a kutatók hasonló fehérjéket azonosítottak 12 különböző baktériumban, egyenletesen elosztva az anaerob és az aerob (oxigén-felhasználásra képes) baktériumok között. Bár sok betegséget okozó baktérium aerob, néhányuk anaerob módon is képes szaporodni. Ha ők is tartalmazzák ezt a fehérjét, akkor érzékenyek lehetnek az azt inaktiváló gyógyszerekre is, mondja Kurtz.
Az ilyen gyógyszerek új fegyvert jelenthetnek az antibiotikum-rezisztencia növekvő problémája elleni küzdelemben, amelyben a gyógyszerek által általában elpusztított baktériumok rezisztenssé válnak velük szemben, mondja.
A kutatók első felfedezésüket gén- és fehérjeadatbázisok keresése során tették, ahol egy korábban fel nem ismert oxigénkötő fehérjét kódoló DNS-szekvenciát figyeltek meg egy anaerob baktériumban. Ez a fehérje szorosan megegyezett azzal a fehérjével, amelyet korábban csak a tengeri élőlények egy kis csoportjában találtak meg, beleértve az óceánok árapálysíkjain élő féregfajtát (az úgynevezett „mogyoróférgek”). Eddig a kutatók azon töprengtek, hogy ezt a fehérjét miért csak a tengeri élőlények ebben a kis csoportjában találták meg, másokban nem.
Az árapály síkságok, ahol a férgek élnek, többnyire anaerob környezet. Azonban a vizsgált anaerob baktériummal ellentétben a férgek nem kerülik aktívan az oxigént, és nem is pusztulnak el tőle.
A kutatók úgy vélik, hogy a fehérje különböző funkciókat lát el a két organizmusban, és mindez az oxigénészlelési képességükhöz kapcsolódik. A baktériumban a fehérje az oxigén érzékelésére és elkerülésére szolgál. A féregben úgy tűnik, hogy a fehérje oxigéntároló tartalékként szolgál, és oxigént biztosít, amikor a féregnek szüksége van rá, mondja Kurtz.
Ennek a megállapításnak evolúciós vonatkozásai vannak. „Azt állítom, hogy a baktériumok fejlesztették ki eredetileg a fehérjét, és a féreg úgy alakította át, hogy valami mást tegyen” – mondja Kurtz.
Egy oxigénérzékelő fehérje evolúciója valószínűleg a túlélés kérdése volt, elmélete szerint. A legtöbb tudós úgy véli, hogy a Föld eredeti légköre oxigénhiányos volt, következésképpen az elsőként kifejlődött élőlények anaerobok voltak. Ebben a környezetben a legkorábbi baktériumoknak valószínűleg nem volt szükségük olyan szerkezetekre, amelyek segítik őket elkerülni az oxigént, mert az nem jelentett veszélyt, mondja a kutató.
A Föld fejlődése során olyan növények jelentek meg, amelyek folyamatosan oxigént termeltek. Az anaerob baktériumoknak vagy alkalmazkodniuk kellett, vagy el kellett pusztulniuk az új oxigénben gazdag légkörben. Ekkor kezdtek a baktériumok oxigénérzékelő fehérjéket fejleszteni, amelyeket végül más organizmusok is beépítettek, elmélete szerint Kurtz.
