| Summary: | Η αυξανόμενη τάση εμφάνισης ανθεκτικών στελεχών μικροβίων στα αντιβιοτικά δημιουργεί την ανάγκη για την εύρεση νέων αντιβιοτικών περισσότερο αποτελεσματικών των υπαρχόντων. Η ανάγκη αυτή έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών, προϊόντων οργανικής σύνθεσης, μεταξύ των οποίων σημαντική θέση κατέχει η λινεζολίδη. Η λινεζολίδη είναι ένα αντιβιοτικό που ανήκει στην οικογένεια των οξαζολιδινονών. Χρησιμοποιείται κλινικά από το 2000 και μετά, για τη θεραπεία ενός φάσματος λοιμώξεων που προκαλούνται κυρίως από θετικούς κατά Gram παθογόνους μικροοργανισμούς. Το μόριο της αποτελείται από τρεις αρωματικούς δακτυλίους με μία ακεταμιδομεθυλο ουρά προσδεδεμένη στον οξαζολιδινικό φαρμακοκινητικό δακτύλιο. Η κρυσταλλογραφική ανάλυση του προσδεδεμένου αντιβιοτικού στη μεγάλη ριβοσωματική υπομονάδα στα αρχαία και τα βακτήρια αποκαλύπτει ότι η λινεζολίδη προσδένεται στην Α- θέση του ριβοσώματος, στο κέντρο δηλαδή της πεπτιδυλοτρανσφεράσης, σε μία θέση που επικαλύπτει τις θέσεις πρόσδεσης της ανισομυκίνης, της χλωραμφαινικόλης καθώς επίσης και του αμινοακυλικού άκρου ενός αμινοάκυλο tRNA. Αν και αποτελεί αντιβιοτικό νέας γενιάς και η χρήση του είναι ακόμα περιορισμένη, εν τούτοις έχουν ήδη αναφερθεί ανθεκτικά βακτηριακά στελέχη. Η ανθεκτικότητα έχει συσχετισθεί με συγκεκριμένες μεταλλάξεις κυρίως στο 23S rRNA και δευτερευόντως με συγκεκριμένες μεταλλάξεις στις ριβοσωματικές πρωτεΐνες. Πρόσφατα δημοσιεύτηκε ότι το στέλεχος του Staphylococcus epidermidis Α2864 το οποίο φέρει παρόμοιες μεταλλάξεις ανθεκτικότητας στο 23 S rRNA και στην ριβοσωματική πρωτεΐνη L3, όχι μόνο δεν αναστέλλεται από τη λινεζολίδη, αλλά παρουσία του αντιβιοτικού αναπτύσσεται ταχύτερα από το στέλεχος αγρίου τύπου. Επειδή το ριβόσωμα είναι ο κύριος στόχος δράσης του αντιβιοτικού, προσπαθήσαμε να διερευνήσουμε πιθανές μεταβολές που προκαλεί η παρουσία της λινεζολίδης στη λειτουργία των ριβοσωμάτων του συγκεκριμένου στελέχους. Απομονώσαμε λειτουργικά ριβοσώματα από το στέλεχος αγρίου τύπου, αλλά και το μεταλλαγμένο, που αναπτύσσεται είτε απουσία είτε παρουσία λινεζολίδης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματά μας, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στη δομή και στη λειτουργία των ριβοσωμάτων που έχουν απομονωθεί από κύτταρα που αναπτύχθηκαν παρουσία του αντιβιοτικού. Η καταλυτική ενεργότητα της πεπτιδύλοτρανσφεράσης, δηλαδή της ενζυμικής ενεργότητας η οποία είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό του πεπτιδικού δεσμού και εκφράζεται με το λόγο kcat/KM, είναι σημαντικά υψηλότερη στα ριβοσώματα που έχουν απομονωθεί από το μεταλλαγμένο στέλεχος που καλλιεργήθηκε παρουσία λινεζολίδης. Τη διαφορά όμως αυτή την εκφράζουν μόνο παρουσία του αντιβιοτικού. Μία άλλη σημαντική διαφορά αυτών των ριβοσωμάτων είναι η αδυναμία τους να διαχωριστούν αποτελεσματικά στις υπομονάδες τους απουσία του αντιβιοτικού, ενώ παρουσία της λινεζολίδης διαχωρίζονται σχεδόν ικανοποιητικά στις υπομονάδες τους. Όλες αυτές οι παρατηρήσεις οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η παρουσία του αντιβιοτικού έχει τροποποιήσει τη δομή και λειτουργία του ριβοσώματος είτε επηρεάζοντας την καθορισμένη ιεραρχία της συναρμολόγησης των ριβοσωμάτων, είτε σχηματίζοντας ένα καινούριο ριβοσωματικό υβρίδιο, λειτουργικό μόνο παρουσία του αντιβιοτικού. === The rising tide of bacterial resistance has created an urgent need for new effective antibiotics. This need has resulted in the development of new synthetic antibiotics, with linezolid being one of them. Linezolid belongs to the family of oxazolidinones. It has been introduced into clinical practice since 2000, for the treatment of a variety of infections caused by Gram-positive pathogen microorganisms. This molecule comprises three aromatic rings with an acetamidomethyl tail attached to the pharmacokinetic oxazolidinone ring. Crystal structures of linezolid bound the bacterial and archaeal large subunits reveal that linezolid binds to the A- site of the ribosome, in the PTC, in a position overlapping the binding sites of anisomycin, chloramphenicol as well as the aminoacyl moiety of an A- site bound tRNA. Although it belongs to the new generation of antibiotics and its use is still limited, antibiotic resistance has already been manifested and is associated with specific mutations mainly located on 23S rRNA and specific ribosomal proteins. Recently, it has been published that Staphylococcus epidermidis strain A2864, is not only resistant to linezolid but additionally it grows remarkably faster in the presence of the antibiotic, as well as the wild type strain. Since ribosome is the main target of the antibiotic, we tried to investigate possible changes in ribosome’s function that are induced by the presence of the antibiotic. We isolated functionally active ribosomes from wild type strain and mutant strain growing in the absence and presence of linezolid. According to our data, there are serious differences in the structure and function of mutant ribosomes assembled in the presence of the antibiotic. The catalytic activity of peptidyltransferase, the enzymatic activity which is responsible for peptide bond formation and is expressed with the ratio kcat/KM is significantly higher in the mutant strain in the presence of linezolid, but only for ribosomes assembled in the presence of the antibiotic. Another important difference of the same ribosomes is their inability to be efficiently dissociated into subunits in the absence of the antibiotic, while in the presence of the antibiotic the separation of subunits was successfully restored. These observations imply that, the presence of the antibiotic has modified the structure and the function of the ribosome either by modifying the defined hierarchy of ribosomes assembly or by leading to the formation of a new functional specie, active only in the presence of the antibiotic.
|
|---|
