Inszekticid baktériumok GameXPeptidjeinek evolúciója új antibiotikumok felé vezethet
A Max Planck Szárazföldi Mikrobiológiai Intézet és a Marburgi Egyetem kutatói a nematódákkal együtt élő Xenorhabdus és Photorhabdus baktériumok GameXPeptid-változatait hasonlították össze. Azt elemezték, hogyan alakította a baktériumok DNS-ének időbeli változása e vegyületek szerkezetét.
A vizsgálat háttere
A Nature Ecology & Evolution című folyóiratban megjelent tanulmány a GameXPeptidekre (GXP) összpontosít. Ezek a peptidek rovarok elpusztítására képesek. A vizsgált baktériumok apró fonálférgekkel, nematódákkal élnek együtt. Amikor a nematóda behatol a rovargazdába, a baktériumok kiszabadulnak, és az említett vegyületeket termelve megölik a gazdát.
A GXP-k a nem riboszomális peptidek családjába tartoznak. Ebbe az osztályba antibiotikumok is tartoznak, például a penicillin, és toxinok is. A munka gyakorlati jelentősége ebből adódik: a vegyületcsalád sokféleségének megértése új gyógyszerjelöltek felfedezéséhez vezethet.
Módszer és főbb megfigyelések
A kutatócsoport rekonstruálta a GameXPeptideket előállító enzim, a GxpS evolúciós történetét. A vizsgálat egyetlen peptidtermelő enzimcsaládra korlátozódott. Összesen 49 vegyületet azonosítottak, a melléktermékeket is beleértve.
Georg Hochberg, a Marburgi Egyetem kutatója a feladat nehézségét az „ötdimenziós sakkhoz” hasonlította. Mint mondta, a gyakori rekombináció elfedi ezen enzimek evolúciós múltját, mert minden rekombinációs esemény felülír egy darabot belőle. Szerinte éppen ez a komplexitás teszi izgalmassá a rendszert.
Három evolúciós erő
A kutatók három tényezőt azonosítottak, amelyek magyarázzák a GameXPeptid-változatok létezését. A természetes szelekció, a genetikai sodródás és a rekombinációs torzítás alakítja e vegyületek evolúcióját. A tanulmány szerint a természetes szelekció önmagában nem magyarázza a sokféleséget. A véletlenszerű mutációk és a genetikai csere is befolyásolja, mely változatok jelennek meg.
A rekombináció olyan folyamat, amelyben a DNS cseréje vagy átrendeződése új genetikai kombinációkat hoz létre. A kutatók 27 szinonim rekombinációs eseményt találtak, amelyek nem módosították a peptidszerkezetet. További 26 nem szinonim esemény megváltoztathatta azt.
Rekombinációs torzítás
A rekombináció nem véletlenszerűen zajlik. Nagyobb eséllyel történik hasonló DNS-szekvenciájú enzimdomének között, különösen ugyanazon a génen belül. Ez a torzítás korlátozza, hogy a rekombináció révén milyen peptidvariánsok jöhetnek létre.
Következtetések a gyógyszerfejlesztés szempontjából
A szerzők szerint e folyamatok megértése segíthet más nem riboszomális peptidek változatainak felfedezésében. A tanulmány megfogalmazása szerint a baktériumok természetes eredetű vegyületeinek sokféleségét kialakító mechanizmusok pontosabb ismerete lehetővé teheti olyan új antibiotikumok felfedezését, amelyek a meglévő rezisztenciát is képesek leküzdeni.
Forrás: Interesting Engineering: Scientists uncover how insect-killing bacteria could lead to new antibiotics. Az eredeti cikk a Nature Ecology & Evolution folyóiratban megjelent közleményre hivatkozik. A szakmai idézéshez az eredeti közlemény adatai (szerzők, cím, DOI) a folyóiratból ellenőrizendők, mert a megadott szöveg ezeket nem tartalmazza.
Ez a cikk mesterséges intelligencia segítségével készült, majd szerkesztőségünk áttekintette, korrigálta és jóváhagyta. A hivatkozott forrásokat szerkesztőségünk választotta, és a tartalom pontosságának, időszerűségének biztosítása érdekében a szöveget az eredeti forrással összevetette.
