W poszukiwaniu bakteriocyn zamieszkujących Morze Marmara

Bakteriocyny to naturalna broń bakterii przeciwko innym bakteriom - właśnie takich nowych związków poszukują badacze w Morzu Marmara, nad którym leży m.in. Stambuł. Według nich mogą one w przyszłości okazać się alternatywą dla antybiotyków.

Badania prowadzą naukowcy z Politechniki Śląskiej we współpracy z TUBITAK Marmara Research Center w Turcji.

Jak tłumaczył dr hab. Artur Góra z Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej, większość bakteriocyn to peptydy o działaniu przeciwbakteryjnym (z ang. Antimicrobial Peptides, w skrócie AMP). - To bardzo różnorodna i niezmiernie ciekawa grupa związków o dużej aktywności biologicznej, nie tylko przeciwbakteryjnej, ale także przeciwgrzybiczej, przeciwwirusowej i potencjalnie przeciwnowotworowej. Bakteriocyny to naturalna broń bakterii używana przeciwko innym bakteriom, mająca zapewnić im przewagę ewolucyjną w środowisku.– wyjaśnił.

- W przeciwieństwie do obecnie stosowanych antybiotyków bakteriocyny, dzięki swoim unikalnym właściwościom, mogą okazać się bezpieczną dla środowiska alternatywą, która dodatkowo nie będzie się przyczyniać do zjawiska lekooporności wśród bakterii. - dodał.

Nowych bakteriocyn naukowcy poszukują w Morzu Marmara, nad którym leży m.in. Stambuł. „Ze względu na wysokie stężenie związków pochodzenia antropogenicznego (w tym antybiotyków) w zamkniętym Morzu Marmara przewidujemy, że bakterie, które zamieszkują różne nisze ekologiczne w tym akwenie, są oporne na dużą liczbę stosowanych przez nas antybiotyków. W związku z tym bakterie konkurujące pomiędzy sobą o siedliska muszą w tej walce wykorzystywać inne związki chemiczne przeciwko swoim konkurentom” - mówił.

Zadaniem interdyscyplinarnego zespołu złożonego z mikrobiologów, genetyków, biologów strukturalnych, chemików, inżynierów środowiska, chemików obliczeniowych i bioinformatyków jest więc zidentyfikowanie i scharakteryzowanie nowych bakteriocyn, a także analiza bezpieczeństwa ich wykorzystywania w przyszłości.

- Zakres zadań polskiego zespołu jest bardzo szeroki i obejmuje m.in. analizę bioinformatyczną i strukturalną bakteriocyn czy analizę środowiskową potencjalnego efektu toksycznego na organizmy żywe z wszystkich poziomów troficznych. Do tego dochodzą badania stabilności bakteriocyn, ich izolacja, produkcja, oczyszczanie i szereg innych działań. To holistyczne podejście ma za zadanie nie tylko odkrycie nowych bioaktywnych związków o potencjalnym zastosowaniu terapeutycznym, ale już na tym etapie określenie bezpieczeństwa ich stosowania dla środowiska naturalnego. - wyjaśnił Góra.

Badacz przypomniał, że obecnie w walce z patogenami stosuje się dwie strategie: broń względnie selektywną, czyli antybiotyki, na które bakterie na drodze ewolucji potrafią jednak znaleźć remedium, oraz broń „totalną”, lecz o znikomej selektywności, którymi są najczęściej proste związki chemiczne czy promieniowanie UV, eliminujące wszystkie mikroorganizmy - zarówno szkodliwe, jak i pożyteczne.

- Bakteriocyny, teoretycznie, potrafią łączyć zalety obu grup, mogą być i selektywne, i bezpieczne, i dodatkowo bakteriom bardzo trudno uzyskać na nie oporność. Kluczowym elementem naszej strategii jest bezpieczeństwo dla środowiska oraz naszego naturalnego mikrobiomu. Nie bez znaczenia jest także fakt, że w przypadku identyfikacji skutecznych bakteriocyn, ich produkcja na skalę przemysłową może odbywać się z wykorzystaniem bioreaktorów i skutkować znikomym śladem węglowym, innymi słowy być również przyjazną dla środowiska. – dodał Góra.

Dużą wagę naukowcy przywiązują do metod obliczeniowych, które mają pomóc zidentyfikować aktywne bakteriocyny oraz odpowiedzieć na pytanie, które z elementów struktury tych związków są odpowiedzialne za ich wysoką selektywność i aktywność.

Zaplecze techniczne naukowców stanowić będzie m.in. klaster obliczeniowy należący do Tunnelling Group, superkomputer Ziemowit oraz infrastruktura badawcza nowopowstałego Laboratorium Projektowania Białek i Leków. „Tę ostatnią stanowi m.in. unikalna w skali kraju, a także Europy, wysokoprzepustowa stacja umożliwiająca badanie siły oddziaływania różnych związków chemicznych z białkami i innymi makrocząsteczkami stanowiącymi często cele molekularne oraz stacja do analizy procesu rozfałdowywania białek. Umożliwią one poszukiwania nowych związków biologicznie aktywnych (leków) oraz weryfikację wyników otrzymanych metodami obliczeniowymi. Dodatkowo, zastosowanie obu metod pozwoli szybciej i efektywniej dokonywać selekcji potencjalnie aktywnych związków (w tym peptydów) oraz badać zależność pomiędzy ich strukturą i funkcją” – podał badacz.

Projekt „MarBaccines” prowadzony jest w ramach konkursu na polsko-tureckie projekty badawcze; ze strony polskiej naukowcy otrzymali dofinansowanie z NCBiR w wysokości 850 tys. zł.