Odporność na antybiotyki rozprzestrzenia się szybko

Odporność na antybiotyki może się szybko rozprzestrzeniać na łonie społecznpści bakteryjnej, a nawet między różnymi gatunkami bakteryjnymi. Plazmidy, czyli te kawałki DNA, które zawierają geny odporności, są w rzeczywistości łatwo przenoszone z jednej bakterii na drugą.

Odporność bakterii na antybiotyki jest jednym z największych wyzwań początków XXI wieku. Jeśli więc nawet coraz więcej mikroorganizmów staje się odpornych na antybiotyki najpowszechniej używane, to niektóre z nich stają się nawet superbakteriami, co wynika z faktu ich zdolności opierania się wszystkim antybiotykom aktualnie znanym.

Naukowcy wiedzą już, że ten problem jest wynikiem w wielkiej części złego stosowania antybiotyków przez lekarzy, którzy czasami je przepisują mylnie, albo przez pacjentów, którzy nie stosują się poprawnie do zaleceń. Ale bakterie same z siebie wymyśliły sztuczki pozwalające opierać im się działaniu antybiotyków, a przede wszystkim dzielić się swoją odpornością, oferując ją szczodrze swoim homologom.

Geny odporności na mobilnym DNA

Aby opierać się niebezpiecznym dla nich molekułom, bakterie rozwinęły to, co nazywamy "genami odporności". Są to kawałki DNA kodujące proteiny, które mogą zahamować działanie tych obcych i szkodliwych substancji. Ponieważ istnieje wiele rodzin antybiotyków, działających w różny sposób, istnieje również wiele rodzajów ochronnych protein. Niektóre degradują molekułę, inne jeszcze nie pozwalają jej na przenikanie do komórki albo na oddziaływanie na konktretny cel...

Te różne geny, które nie są niezbędne bakteriom do przeżycia w naturze, nie są dosłownie usytuowane w genomie. Zajmują one bowiem miejsce na małym ruchomym kawałku DNA, który nazywamy plazmidem, a jest on zawarty w komórce obok chromosomu bakteryjnego.

Mimo iż jest on replikowany przez całą machinerię komórkową, na obraz chromosomu, plazmid różni się od niego, ponieważ może być przenoszony na inną bakterię poprzez transfer horyzontalny.

W jaki sposób plazmid przechodzi z jednej bakterii na drugą? Poprzez most...

W opozycji do tranferu wertykalnego, który odpowiada transmisji dziedzictwa genetycznego z komórki matki do komórek córek, transfer horyzontalny dokonuje się między dwoma niespokrewnionymi bakteriami. Jeśli więc nawet stnieje wiele machanizmów (na przykład transdukcja i transformacja), jeden z nich, mechanizm koniugacji, dokonuje się dzięki formowaniu pilusa, czyli „włosa” (łac. pilus, włos), który jest rodzajem mostu łączącego dwie komórki. 

Jedna z dwóch nici plazmidu komórkowego (który jest DNA o podwójnej nici), jest ucinana, aby działała w postaci liniowej wewnątrz pilusa, co ma na celu dotarcie do cytoplazmu komórki-akceptora. Kiedy dotrze do punktu przeznaczenia, druga nić plazmidu DNA jest syntezowana i znów wprawiana w ruch, co jest mechanizmem zachodzącym również w komórce-dawcy.

Geny odporności mogą w ten sposób się przenosić bardzo szybko z bakterii na bakterię, ale nie wiemy jeszcze do jakiego stopnia. Aby zrozumieć rozmiar tej transmisji, naukowcy z Uniwersytetu w Goteborgu (Szwecja) przeanalizowali sekwencje różnych plazmidów DNA odnalezionych w całym wachlarzu odmian bakterii, dzięki technikom powszechnie stosowanym w celu oceny ewolucji tych gatunków.

Plazmid się modyfikuje, aby przystosować się do nowej bakterii

Naukowcy ze Szwecji zainteresowali się szczególnie plazmidem IncP-1, bardzo powszechnym, którego 25 sekwencji w związku z tym zostało porównanych. Według rezultatów, które ukazały się w przeglądzie Nature Communications, badacze szwedzcy stwiedzili, że plazmidy mają różne sekwencje, przystosowane do tych bakterii, w których zostały odnalezione. Dlatego też, plazmidy akumulują mutacje, aby przystosować się to bardzo różnych gatunków bakteryjnych.

Badacze również udowodnili oczywistość zachodzenia rekombinacji, które prowadzą do uzykania prawdziwych plazmidów-układanek, zawierających kawałki plazmidów różnego pochodzenia. To dlatego, nie ma w zasadzie znaczenia, zarówno to w jakim środowisku, jak i w jakiej części świata lub w jakim gatunku bakteryjnym pojawia się odporność bakterii.

Geny odporności mogą zostać przetransportowane względnie łatwo z orginalnego środowiska na bakterię, która zaraża ludzi, poprzez plazmidy IncP-1, albo inne plazmidy o podobnych właściwościach, wyjaśnia Malte Hermansson z Uniwersytetu w Goteborgu.

Jest to odkrycie które najpradopodobniej nie uspokoi już i bez tego żywo poruszonego świata medycznego brakiem skutecznych antybiotyków.