Bakterie MRSA v nemocnici: Nové antibiotikum objeveno

Hrozby pro zdraví, které vyplývají z stále rozšířenějšího výskytu multirezistentních bakterií, nazývaných zjednodušeně „nemocniční bakterie“, získaly v posledních letech na veřejném povědomí. Jsou obzvlášť nebezpečné pro pacienty v klinických zařízeních. Spolu s partnerem, francouzskou firmou DEINOVE, tým vědců z oboru Biologické chemie pod vedením prof. Dr. Rodericha Süßmutha z Technické univerzity v Berlíně nyní objevil novou třídu lipopeptidových antibiotik, která vykazují slibnou aktivitu proti multirezistentním bakteriím. Výsledky byly zveřejněny v nejnovějším vydání vědeckého časopisu „Nature Chemical Biology“.

Jak uvádí pracovní skupina Rodericha Süßmutha v renomovaném časopise Nature Chemical Biology, byla nalezena další třída účinných látek, která je zaměřena proti těmto multirezistentním bakteriím. Tyto takzvané „nemocniční bakterie“ jsou v klinické praxi velmi časté a představují zde zvláštní hrozbu pro pacienty. I když již existuje řada bakterií s vícenásobnou rezistencí, jedním z nejznámějších patogenů je Methicillin-rezistentní Staphylococcus aureus, zkráceně MRSA. Může být smrtelný, zejména u pacientů s oslabeným imunitním systémem. Kvůli rezistenci vůči běžným antibiotikům je těmto infekcím těžké nebo dokonce nemožné čelit. Zprávy o prvních „zcela rezistentních“ infekcích zdůrazňují velký lékařský a společenský význam vývoje nových antibiotik, která se od stávajících zásadně liší díky novým „řídícím strukturám“.

V soutěži o omezené zdroje si mikroorganismy v přírodě navzájem konkurují

Ve spolupráci s francouzskou firmou DEINOVE byla zkoumána kolekce kmenů bakterií zaměřená na produkci antibakteriálně účinných molekul. S úspěchem, neboť z kultury bakterie „Microbacterium arborescens“ byla izolována sloučenina s výraznou aktivitou proti MRSA a dalším patogenním bakteriím. „Bakterie a houby představují velmi dobrý zdroj bioaktivních látek, protože v boji o omezené zdroje si mikroorganismy v přírodě navzájem konkurují. To můžeme využít,“ vysvětluje Roderich Süßmuth.

V rámci projektu financovaného Německou výzkumnou společností (DFG) byla nejprve objasněna chemická struktura molekuly, později nazývané Microvionin, a biosyntéza byla v laboratoři znovu vytvořena. Při tom vědci objevili nečekané skutečnosti: Microvionin sestává z peptidové a mastné části, přičemž tři aminokyseliny jsou modifikovány tak, že se vytvoří dva kruhové struktury, což znamená, že je „bizyklický“. Díky této charakteristické strukturní vlastnosti s thioetherovou vazbou lze Microvionin přiřadit k takzvaným lanthipeptidům, třídě ribozomálně syntetizovaných a posttranslačně modifikovaných peptidů (zkráceně RiPPs). V několika sériích pokusů vědci sledovali cyklizaci molekuly a ukázali, že k tomu dochází díky úzké spolupráci dvou enzymů, čímž se zabrání tvorbě nežádoucích vedlejších produktů. „Co nás dále zajímá, je poměrně neobvyklá modifikace mastné kyseliny. Zdá se, že poprvé u ribozomálně syntetizovaných peptidů dochází ke spojení dvou biosyntetických cest, a to ribozomální syntézy peptidů a polyketidové syntézy, jejichž vzájemná spolupráce dosud nebyla pozorována. To je pro nás samozřejmě vzrušující a budeme to dále intenzivně zkoumat,“ vysvětluje Roderich Süßmuth.

V přírodě existuje více než deset geneticky podobných sloučenin – potenciální kandidáti na nová antibiotika

Vzhledem k nečekané struktuře a biosyntéze chtěli vědci zjistit, zda v přírodě existují i další podobné sloučeniny. Pomocí takzvaného „genomového průzkumu“ (Genome Mining) analyzují bakteriální genomy s cílem objevit určité biosyntetické genové shluky. I zde se vědcům z týmu Rodericha Süßmutha podařilo najít více než deset potenciálních kandidátů. Z jednoho z těchto kmenů byla následně izolována další související molekula nazývaná „Nocavionin“. Roderich Süßmuth je přesvědčen, že skupina antibiotik, nyní nazývaná „Lipolanthine“, se brzy rozšíří o další látky: „Samozřejmě se nyní snažíme izolovat i ostatní molekuly a určit vztahy mezi jejich strukturou a bioaktivitou. Také nás velmi zajímá objasnění zbývajících kroků biosyntézy. Nakonec doufáme, že se nám podaří posunout vývoj Microvioninu k použitelnému léku. Tento projekt je teprve na začátku a jsem zvědavý, jak bude pokračovat.“

Článek v časopise Nature Chemical Biology:

„Lipolanthiny proti stafylokokům jsou ribozomálně syntetizované lipopeptidy“
Vincent Wiebach, Andi Mainz, Mary-Ann J. Siegert, Natalia A. Jungmann, Guillaume Lesquame, Sophie Tirat, Assia Dreux-Zigha, Jozsef Aszodi, Dominique Le Beller & Roderich D. Süßmuth

Nature Chemical Biology, sv. 14, s. 652–654 (2018), DOI: 10.1038/s41589-018-0068-6