Bakterie dokáží rozpoznat velmi nízké hladiny antibiotik a nastartovat obranné reakce

Vědci z Mikrobiologického ústavu, Biotechnologického ústavu a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR popsali mechanismus, díky němuž bakterie dokáží „vycítit“ i velmi nízká množství antibiotika ve svém okolí a spustit obranou reakci. Tento objev poukazuje na málo prozkoumaný aspekt antibiotické rezistence a otevírá nové možnosti pro přesnější diagnostiku i vývoj nových antibiotik.

Bakteriální RNA polymeráza (RNAP) je klíčovým enzymem bakteriální transkripce. Její interakční partner, bílkovina HelD, ji chrání před antibiotikem rifampicinem (RIF). Bakterie vnímají přítomnost RIF na úrovni transkripce genu helD z DNA do mRNA, která je následně použita jako templát pro translaci bílkoviny HelD. Tato transkripce je indukována již velmi nízkými koncentracemi RIF a je řízena vzájemnou interakcí RNA polymeráz, které zahajují transkripci ze dvou proti sobě směřujících (konvergentních) promotorů (sekvencí v DNA, kde transkripce začíná) – PhelD zahajuje transkripci genu helD,a Panti-helD v opačném směru má regulační roli.

V nepřítomnosti RIF dominuje silná transkripce z Panti-helD, která umožňuje pouze sporadickou transkripci z PhelD (RNAP opouští tento promotor pomaleji). V přítomnosti RIF je však situace opačná: RNAP má dostatek času opustit PhelD, protože RNAP navázaná na Panti-helD je zastavena rifampicinem a nemůže tak narušit „rozběh“ RNAP z PhelD. To vede k transkripci (a následné translaci) genu helD a ke zvýšení rezistence bakterie vůči tomuto antibiotiku. Ilustrace metaforicky zachycuje tuto regulaci, kdy RNA polymerázy jsou znázorněny jako lokomotivy a DNA jako koleje. Tyto výsledky následně umožnily identifikovat podobný mechanismus např. u genu pps, který kóduje bílkovinu inaktivující rifampicin pomocí modifikace.

Tato studie tak odhaluje dosud neznámou strategii z obranného arzenálu bakterií proti antibiotiku rifampicinu. V budoucnosti, kdy bude možné rutině stanovit sekvenci DNA infekčních bakterií u konkrétních pacientů, mohou pak tyto znalosti pomoci při diagnostice či navrhování léčebných režimů.

Odkaz na publikaci: ZDE

Bacteria sense the antibiotic rifampicin through a widespread dual-promoter based alarm system (2026) Sudzinová, P, Knežová Balgová, T, Schwarz, M, Juříková Mikesková, K, Hegrová, K, Vítovská, K, Rawat, K , Bobková, Š, Kočárková, V, Natarajan, S, Pospíšilová, D, Křenková, A, Hubálek, M, Halada, P, Barvík, I, Koval, T, Dohnálek, J, Wiedermannová, J, Šanderová, H, Krásný, L. Nucleic Acids Res (in press) doi: 10.1093/nar/gkaf1407