Diterbitkan:
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Christian Hertweck di Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology (Leibniz-HKI) telah menemukan kelompok baru produk alami bioaktif dalam bakteri patogen dari genus Pandoraea: pandorabactins. Mereka memungkinkan bakteri untuk mengekstraksi zat besi vital dari mikroorganisme lain dan dengan demikian dapat mempengaruhi keseimbangan mikroba di paru -paru manusia. Hasil penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Angewandte Chemie International Edition.
Bakteri genus Pandoraea belum banyak dipelajari. Nama mereka mengingatkan pada kotak Pandora dari mitologi Yunani, yang merupakan simbol bahaya yang tidak terkendali. “Kami telah bekerja dengan bakteri yang tahan antibiotik“kata Elena Herzog. Dia adalah penulis pertama publikasi dan bekerja sebagai peneliti doktoral dalam tim Christian Hertweck, kepala penelitian di Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology (Leibniz-HKI). Namun, seperti banyak hal di alam, bakteri patogen ini tidak hanya memiliki sifat negatif.”Bakteri Pandoraea tidak hanya memiliki risiko. Mereka juga menghasilkan produk alami dengan efek antibakteri. ”
Meskipun risiko kesehatan yang tinggi ditimbulkan oleh Pandoraea, sifat molekulnya hampir tidak dikenal sampai sekarang. “Kami hanya tahu bahwa bakteri ini terjadi di alam dan bahwa mereka bisa patogenik karena telah ditemukan di mikrobioma paru -paru pasien dengan fibrosis kistik atau sepsis“jelas Herzog.
Perlombaan untuk Besi
Adapun sebagian besar organisme hidup, zat besi juga penting untuk bakteri. “Besi memainkan peran sentral dalam enzim dan rantai pernapasan organisme hidup, misalnya“menjelaskan Herzog. Khususnya di lingkungan miskin zat besi seperti tubuh manusia, kondisi untuk penyerapan unsur yang cukup sama sekali tidak ideal. Oleh karena itu, banyak mikroorganisme menghasilkan apa yang disebut siderofor: molekul kecil yang mengikat zat besi dari lingkungan dan mengangkutnya ke dalam sel.
“Namun, tidak ada faktor virulensi atau niche yang diketahui pada bakteri Pandoraea yang dapat membantu mereka bertahan hidup,“Kata Herzog. Oleh karena itu, tim peneliti ingin mengetahui bagaimana ketegangan Pandoraea dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang begitu kompetitif.
Menggunakan analisis bioinformatik, tim mengidentifikasi cluster gen yang sebelumnya tidak diketahui yang disebut PAN. Ini kode untuk peptida sintetase non-ribosomal-enzim tipikal untuk produksi siderofor. “Kami mulai dengan analisis kelompok gen dan secara khusus mencari gen yang dapat bertanggung jawab atas produksi siderophores“lapor Herzog.
Melalui inaktivasi gen yang ditargetkan serta metode berbasis kultur dan teknik analitik canggih-termasuk spektrometri massa, spektroskopi NMR, degradasi kimia dan derivatisasi-para peneliti dari Jena berhasil dalam mengisolasi dua produk alami yang bisa terjadi dan elucidating dalam struktur bahan kimia mereka: pandorabactin keduanya mampu melakukan playrading dalam playing yang di dalamnya. lingkungan yang sulit. “Molekul membantu bakteri untuk mengambil zat besi saat langka di lingkungannya“kata Herzog.
Lebih sedikit besi, lebih sedikit pesaing
Bioassay juga menunjukkan bahwa pandorabactin menghambat pertumbuhan bakteri lain seperti pseudomonas, mycobacterium dan stenotrophomonas dengan menghilangkan zat besi dari para pesaing ini.
Analisis sampel dahak dari paru -paru pasien fibrosis kistik lebih lanjut mengungkapkan bahwa deteksi gugus gen PAN berkorelasi dengan perubahan mikrobioma paru -paru. Oleh karena itu, pandorabaktin dapat memiliki pengaruh langsung pada komunitas mikroba di paru -paru yang sakit.
“Namun, masih terlalu dini untuk memperoleh aplikasi medis dari temuan ini,“Menekankan Herzog. Namun demikian, penemuan ini memberikan informasi penting tentang strategi kelangsungan hidup bakteri genus Pandoraea dan tentang kompetisi yang kompleks untuk sumber daya vital dalam tubuh manusia.
Studi ini dilakukan dalam kerja sama yang erat antara Leibniz-Hki dan universitas Jena, Heidelberg dan Hong Kong. Itu dilakukan sebagai bagian dari cluster of excellence “Balance of the Microverse” dan Pusat Penelitian Kolaboratif Chembiosys dan didanai oleh Jerman Research Foundation. Spektrometer massa pencitraan yang digunakan untuk analisis didanai oleh negara bebas Thuringia dan dibiayai bersama oleh Uni Eropa.
