Die Studie bietet Einblicke in die Bekämpfung von S. pneumoniae

Antibiotika-resistente Bakterien sind eine schwerwiegende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit. Das Verständnis der Biologie dieser Bakterien – wie sie ihre Schutzkapseln synthetisieren – ist für die Entwicklung neuer Strategien zur Bekämpfung der Antibiotikaresistenz von entscheidender Bedeutung.

Streptococcus pneumoniae ist ein Bakterium, das häufig im oberen Atemweg des Menschen vorkommt. Während es bei einigen Personen harmlos existieren kann, ist es auch ein wichtiger Erreger, der für schwere Krankheiten verantwortlich ist, insbesondere bei kleinen Kindern, älteren Menschen und Menschen mit geschwächtem Immunsystem.

Krankheiten, die durch dieses Bakterium wie Lungenentzündung und Meningitis verursacht werden, sind lebensbedrohlich. Die Fähigkeit des Bakteriens, dem Immunsystem zu entgehen und Krankheiten zu verursachen, ist hauptsächlich auf seine Kapsel zurückzuführen, die als Schutzschild dient. Infolgedessen ist diese Kapsel ein primäres Ziel für die Entwicklung von Impfstoffen.

Forscher der Yong Loo Lin School of Medicine der Nationalen Universität von Singapur (NUS Medicine) haben Fortschritte gemacht, um herauszufinden, wie Streptococcus pneumoniae seine Kapsel konstruiert. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Anpassungsfähigkeit sowohl der Kapseln als auch ihrer Transportmechanismen eine entscheidende Rolle bei der Fähigkeit der Bakterien spielen kann, sich zu entwickeln und zu diversifizieren und Einblicke für die Behandlung von Pneumokokkenkrankheiten zu bieten.

Zelltransporter

Die Ergebnisse ihrer Studie, veröffentlicht in Wissenschaft FortschritteKonzentrieren Sie sich in diesem Prozess auf diese Kapseltransporter. Diese Transporter, die zur Multidrug/Oligosaccharidyl-Lipid/Polysaccharid-Transporterfamilie (MOP) gehören, tragen zu Zuckerbausteinen von Inneren der Bakterien zur Oberfläche, wo die Kapsel gebildet wird. Die Kapsel wirkt wie ein Schild und schützt die Bakterien vor dem Immunsystem des Körpers.

Durch die Blockierung der wichtigsten Immunverteidigungen – wie die Bakterien aus den Atemwege oder die Markierung von Zerstörung – ermöglicht die Kapsel die Bakterien, sich im Körper zu überleben, zu vermehren und auszubreiten. Die Fähigkeit, eine Kapsel zu bauen, die eine breite Palette von Zuckerbausteinen transportiert, hat potenzielle Anwendungen im Glycoengineering, ein Feld, das darauf abzielt, Zuckerstrukturen für verschiedene Zwecke zu verändern, z. B. die Entwicklung neuer Arzneimittel oder die Verbesserung der Eigenschaften von Biomaterialien.

Der leitende Forscher der Studie, Assistenzprofessor Chris Sham Lok-to, aus dem translationalen Forschungsprogramm für Infektionskrankheiten (TRP) und der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie, NUS-Medizin, betonte, wie wichtig es ist, die Kapselsynthese für die Bekämpfung von Pneumokokkeninfektionen zu verstehen. „Die Kapsel ist für Pneumokokken von entscheidender Bedeutung, um Krankheiten zu verursachen. Indem wir untersuchen, wie Kapseltransporter ihre Substrate auswählen, hoffen wir, neue Wege für die Forschung in der bakteriellen Evolution, der Antibiotika -Resistenz und der Impfstoffentwicklung zu eröffnen.“

Drei Kategorien von Transportern identifiziert

Die Forscher entwickelten eine groß angelegte Methode, um zu untersuchen, wie Bakterien Zucker zum Aufbau ihrer Schutzkapseln transportieren. Sie testeten mehr als 6.000 Kombinationen von Transportern und Zuckerbausteinen, indem sie 80 verschiedene Transportergene in 79 Stämme von Streptococcus pneumoniae einfügten.

Asst Prof. Sham Lok-to fügte hinzu: „Jeder Transporter war mit einem einzigartigen genetischen Code (dh DNA-Barcode) für die Verfolgung markiert. Wir haben dann den ursprünglichen Transporter in jedem Stamm gelöscht, wodurch ein Überlebenstest erzeugt wurde: Nur Bakterien mit einem funktionellen Ersatztransporter konnten leben. Durch die Analyse von Bakterien analysierten.

Die Studie ergab, dass Transporter in drei Kategorien eingeteilt werden konnten, basierend darauf, wie selektiv sie waren. Die erste Gruppe, streng spezifische Transporter, arbeitete nur mit ihren ursprünglichen Zuckerbausteinen zusammen. Dies gewährleistet die Genauigkeit, begrenzt aber die Flexibilität.

Die zweite Gruppe, typspezifische Transporter, könnte Zucker mit bestimmten gemeinsamen Merkmalen wie spezifischen chemischen Strukturen bewältigen. Diese Transporter könnten andere innerhalb der verwandten Kapseltypen ersetzen, aber nicht darüber hinaus. Die dritte Gruppe, entspannte Spezifitätstransporter, könnte eine Vielzahl verschiedener Zucker bewältigen.

Dr. Chua Wan Zhen, erster Autor der Studie, der aus den Infektionskrankheiten und der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie stammt, fügte jedoch hinzu: „Diese Flexibilität kann jedoch manchmal Probleme verursachen, indem sie unvollständige oder falsche Zucker transportieren, wenn sich das Bakterienblock auf den Bakterienböden stört. Bakterienwachstum stören. Sende sie zurück. „

Diese unvollendeten Vorläufer bauen und stören wichtige Prozesse wie die Zellwandkonstruktion, was zu verkümmertem Wachstum oder sogar Zelltod führt. Dies erklärt, warum sich die meisten Bakterien entwickelt haben, um ihre Transporter sehr selektiv zu halten, obwohl die potenziellen Vorteile einer breiteren Vielfalt von Zucker transportieren können.

Schlüsselergebnisse zeigen, dass subtile Modifikationen in Transportergenen die Spezifität verändern und möglicherweise die Anpassungsfähigkeit und Virulenz der Bakterien beeinflussen können. Das Verständnis dieses Prozesses kann Wissenschaftlern helfen, neue Strategien zur Behandlung von bakteriellen Infektionen zu entwickeln und Wege zu untersuchen, um diese Transportsysteme für die technischen Materialien auf Zuckerbasis zu verwenden.

Zukünftige Forschungsarbeiten werden sich darauf konzentrieren, spezifische Aminosäurereste zu identifizieren, die für Wechselwirkungen zwischen Transportsubstraten und technischen Transportern mit optimierter Spezifität für potenzielle industrielle und medizinische Anwendungen verantwortlich sind.