Βασικό βήμα για το πώς αποκάλυψε η αντοχή στα φάρμακα
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο κορυφαίο περιοδικό Nature Microbiology, έχει ξεδιπλώσει τον τρόπο με τον οποίο η αντλία εκροής ACRAB-TOLC, που βρέθηκε στην εξωτερική μεμβράνη πολλών βακτηρίων, αλλάζει το σχήμα της για την εξαγωγή φαρμάκων και παρέχει αντίσταση.
Η διεθνής ομάδα χρησιμοποίησε μικροσκοπία κρυο-ηλεκτρονικής για να απεικονίσει την ατομική δομή της αντλίας, παρέχοντας τη μακρόχρονη απάντηση για το πώς ανοίγει για να επιτρέψει την εκροή αντιβιοτικών.
Η κατανόηση του μηχανισμού της αντλίας ACRAB-TOLC ανοίγει το δρόμο προς πιθανές θεραπείες που θα μπορούσαν να αντιστρέψουν την αντοχή στο βακτηριακό φάρμακο.
Η βακτηριακή αντλία αποτελείται από την πρωτεΐνη σύντηξης μεμβράνης, το ACRA, τον μεταφορέα πολλαπλών φαρμάκων, το ACRB και το κανάλι εξωτερικής μεμβράνης, TOLC.
Το ACRB περιέχει δύο διαμερίσματα που μοιάζουν με χοάνη που δεσμεύουν και εξάγουν τα αντιβιοτικά.
Όταν τα αντιβιοτικά εισέρχονται στο πρώτο διαμέρισμα, η χοάνη αλλάζει το σχήμα, γεγονός που επιτρέπει στα αντιβιοτικά να μεταβιβάζονται στη δεύτερη χοάνη για εξαγωγή από το κελί.
Για να κατανοήσουν τις δομικές αλλαγές που απαιτούνται για την αντλία φαρμάκων από το κελί, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν νανοδίσκους, οι οποίοι είναι μικροσκοπικοί δίσκοι λιπιδικής μεμβράνης, για να σταθεροποιήσουν τα διάφορα συστατικά της αντλίας στο φυσικό περιβάλλον τους.
Βρήκαν μια σειρά από ενδιάμεσα που αποκαλύπτουν πώς τα δύο διαμερίσματα του ACRB παραμορφώνονται για να επιτρέψουν να μετακινηθούν τα αντιβιοτικά από τη μία διοχέτευση στο άλλο.
Η καθηγήτρια Michelle Chang από την School of Chemistry και το Κέντρο Αριστείας ARU στην προηγμένη μοριακή απεικόνιση, δήλωσε:"Η αντλία ACRAB-TOLC είναι δύσκολα δύσκολο να μελετηθεί λόγω της δυναμικής της φύσης και της αστάθειας όταν απομακρύνεται από την κυτταρική μεμβράνη.
"Η δυνατότητα δημιουργίας σταθερών ενδιάμεσων και παρατηρούμε τις δομικές αλλαγές σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας το Cryo-EM, μας επέτρεψε να κατανοήσουμε τον μηχανισμό της αντλίας όπως ποτέ άλλοτε.
"Αυτό ανοίγει τη δυνατότητα να αναστέλλει τη λειτουργία του και να εμποδίσει την εκροή αντιβιοτικών, ουσιαστικά αποκαθιστώντας την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων".
Η Δρ Emma Taylor από την School of Chemistry της ANU δήλωσε:"Η χρήση Nanodiscs μας επέτρεψε να αποκτήσουμε νέες γνώσεις για το πώς λειτουργούν αυτά τα σύμπλοκα πρωτεϊνών μεμβράνης.
"Αυτή η μελέτη όχι μόνο παρέχει πληθώρα γνώσεων σχετικά με αυτό το συγκεκριμένο σύμπλεγμα αντλιών, αλλά εισάγει επίσης μεθοδολογίες που μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα ευρύ φάσμα πρωτεϊνών μεμβράνης πολλαπλών συστατικών".
Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε επιστήμονες από το ANU, το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης και το Πανεπιστήμιο του Illinois στο Σικάγο.
