Jak uniknąć odporności na antybiotyki

Integrony to wysoce wydajne platformy rekrutacji genów będące częścią mobilnych elementów genetycznych takich jak plazmidy. Stanowią zatem zasadniczy cel, z którym trzeba się zmierzyć, chcąc zwalczyć AR. W ramach projektu ICADIGE (The integron cassette dynamics and the integrase gene expression) badano molekularną dynamikę integronu oraz integrazy — enzymu odpowiedzialnego za integrację dalszych genów.

Badacze pracowali na genach i produktach ich ekspresji umożliwiających insercję większej ilości kaset genowych. Był to między innymi gen int1, który koduje enzym należący do rodziny integraz, oraz sekwencja attC, która oskrzydla kasety i umożliwia innym kasetom integrację w pozycji attI.

Aby odkryć możliwości ewolucyjne białek z rodziny integraz, naukowcy przekodowali gen int1 w dwa alternatywne, a jednocześnie synonimowe, geny. Poddano je następnie mutacjom w doświadczeniach typu ewolucji ukierunkowanej. Badaczom udało się zidentyfikować częstość występowania różnych mutacji, więc scharakteryzowali również dane strukturalne odnośnie ograniczeń tej reakcji.

Obserwując jednocześnie ewolucję trzech badanych genów, projekt ICADIGE doprowadził do indukcji elementów ewolucji zbieżnej (konwergentnej) i równoległej (paralelnej) — interakcji epistatycznych, w których allele wprowadzonych mutacji maskowały efekty innych alleli — oraz ponownej ewolucji reszt aminokwasowych.

Zrozumienie tych elementów AR może doprowadzić do opracowania cząstek, które zahamują proces rekombinacji prowadzący do powstawania nowych mutacji nadających bakteriom oporność na antybiotyki. Kluczowe w tym procesie białka, które zostały już wyizolowane, mogą zostać skrystalizowane na potrzeby dalszych badań nad ich rolą w AR.