W prestiżowym czasopiśmie „Nature” ukazał się przełomowy artykuł o białku HepS u bakterii Salmonella enterica, którego współautorem jest dr Grzegorz Grabe z Zakładu Biologii Strukturalnej Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUMed. - Wiedzę zdobytą w tej pracy można wykorzystać do optymalizacji terapii fagowej, coraz istotniejszej alternatywy wobec rosnącej oporności bakterii na antybiotyki - mówi naukowiec.
Dr Grzegorz Grabe - adiunkt i kierownik kilku projektów badawczych w Zakładzie Biologii Strukturalnej MWB UG i GUMed - prowadzi badania nad molekularnymi mechanizmami odpowiedzialnymi za przeżycie i wirulencję patogenu bakteryjnego Salmonella enterica, który infekuje zarówno zwierzęta, jak i ludzi.
W prestiżowym czasopiśmie „Nature” ukazał się artykuł zatytułowany „A prophage-encoded abortive infection protein preserves host and prophage spread”, który powstał we współpracy dr. Grzegorza Grabe z zespołem prof. Sophie Helaine z Harvard Medical School w USA i opisuje system obronny HepS, chroniący bakterię przed infekcjami bakteriofagami (wirusami zakażającymi bakterie). - Co szczególnie interesujące, gen kodujący białko HepS znajduje się w obrębie profaga Gifsy-1 - zintegrowanego, uśpionego bakteriofaga, który stanowi integralną część genomu bakterii Salmonella enterica - wyjaśnia dr Grzegorz Grabe.
„Lepiej spalić jeden dom, żeby uratować całe miasto”
HepS działa jak system alarmowy: wykrywa atak obcego wirusa i niszczy kluczowe cząsteczki tRNA w zainfekowanej komórce, co uniemożliwia rozprzestrzenianie się atakującego wirusa i chroni populację bakterii oraz zawartego w niej profaga. Dzięki temu sprytnemu mechanizmowi zarówno bakteria, jak i jej profag mogą przetrwać i rozprzestrzeniać się w środowisku.
Najprościej mówiąc, białko HepS działa jak „alarm zniszczenia” i prowadzi do eliminacji jednej komórki w myśl zasady: „Lepiej spalić jeden dom, żeby uratować całe miasto”. - Chodzi o tzw. zakażenie poronne (ang. abortive infection). Bakteriofag wnika do bakterii, ale zostaje szybko wykryty. W odpowiedzi bakteria „popełnia samobójstwo”, dzięki czemu wirus nie może się w niej namnażać i nie zakaża kolejnych komórek. W tym przypadku wykrycie wirusa umożliwia białko HepS. Tworzy ono tetramery (czterocząsteczkowe kompleksy), które wiążą się z wirusowym białkiem J. Po związaniu HepS ulega aktywacji i tnie bakteryjne tRNA - cząsteczki niezbędne do produkcji białek. W efekcie komórka przestaje wytwarzać białka i „zamiera”, a wirus nie jest w stanie jej wykorzystać - tłumaczy dr Grzegorz Grabe.
Optymalizacja terapii fagowej i nowe strategie terapeutyczne
Artykuł, który ukazał się w „Nature”, to pod wieloma względami przełomowa publikacja. Jak można wykorzystać odkrycia naszego naukowca w leczeniu zatrucia salmonellą? - Wiedzę zdobytą w tej pracy można wykorzystać do optymalizacji terapii fagowej, coraz istotniejszej alternatywy wobec rosnącej oporności bakterii na antybiotyki. Ponadto poznanie mechanizmu działania białka HepS otwiera możliwość opracowania nowej strategii terapeutycznej. HepS po aktywacji staje się toksyczne dla komórki bakteryjnej. Dzięki temu możliwe jest zaprojektowanie peptydów mimetycznych, które naśladowałyby wirusowe białko J i sztucznie aktywowałyby HepS, prowadząc do zahamowania wzrostu lub śmierci bakterii patogennych posiadających ten system obronny - informuje naukowiec.
Jak dodaje dr Grzegorz Grabe, białko HepS odkryto podczas badania mechanizmów obronnych bakterii zapewnianych przez profaga Gifsy-1. Wcześniej scharakteryzowano już jeden system obronny kodowany przez tego profaga - system RemAIN. Usunięcie samego RemAIN nie powodowało jednak tak dużego wzrostu podatności bakterii na infekcję bakteriofagiem, jak usunięcie całego profaga Gifsy-1 z genomu. Znacznie większa wrażliwość bakterii Salmonella na infekcję bakteriofagową po delecji Gifsy-1 wskazywała, że profag ten musi kodować dodatkowy, niezależny element obronny. Tak właśnie zidentyfikowano białko HepS.
„Nature” to jedno z najstarszych i najbardziej prestiżowych czasopism naukowych, w którym publikowali swe prace liczni nobliści, w tym odkrywcy struktury podwójnej helisy DNA (1953) oraz wstępnej trójwymiarowej struktury myoglobiny (1958).
Pełna treść artykułu znajduje się tutaj.