Σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη νέων αντιμικροβιακών στρατηγικών και τη διασφάλιση της ασφάλειας στην παραγωγή τροφίμων.
Eρευνητές του Πανεπιστημίου Umeå αποκάλυψαν λεπτομέρειες σχετικά με το πώς τα βακτήρια χρησιμοποιούν το ασβέστιο για να ρυθμίζουν ζωτικές διεργασίες, με τρόπο που διαφέρει από τα ανθρώπινα κύτταρα. Η ανακάλυψη αυτή είναι σημαντική για την καταπολέμηση της ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά και για την αύξηση της ασφάλειας στην παραγωγή τροφίμων.
Τα ιόντα ασβεστίου είναι σημαντικοί αγγελιοφόροι στα κύτταρα των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Συμβάλλουν στη ρύθμιση ζωτικών διεργασιών όπως τα νευρικά ερεθίσματα, οι αντιδράσεις στο στρες και οι καρδιακοί παλμοί. Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances, η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Umeå έδειξε πώς μια πρωτεΐνη στα βακτήρια Listeria μεταφέρει ασβέστιο με διαφορετικό τρόπο από τα ευκαρυωτικά κύτταρα (όπως αυτά των ανθρώπων ή των φυτών).
Η πρωτεΐνη, που ονομάζεται LMCA1, βοηθά το βακτήριο -που μπορεί να προκαλέσει τροφική δηλητηρίαση- να επιβιώσει σε σκληρές συνθήκες, όπως όταν εκτίθεται στο ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα ή στα βασικά περιβάλλοντα που χρησιμοποιούνται για την εξόντωση των βακτηρίων στην εμπορική παραγωγή τροφίμων.
Καταπληκτικό να το βλέπεις»
Η ομάδα ανέπτυξε μια μέθοδο που χρησιμοποιεί ακτίνες Χ συγχρότρου για να μελετήσει τις κινήσεις των πρωτεϊνών καθώς εκτελούν τις λειτουργίες τους. Χάρη σε αυτή τη μέθοδο, μπορούν τώρα να παρακολουθήσουν πώς η πρωτεΐνη LMCA1 αλλάζει τη δομή της για να μεταφέρει ασβέστιο και επίσης να μετρήσουν πόσο γρήγορα συμβαίνει αυτό. Κατάφεραν επίσης να συλλάβουν την LMCA1 την κρίσιμη στιγμή που η πρωτεΐνη δεσμεύει το ασβέστιο κατά τη διάρκεια της μεταφοράς μέσω της κυτταρικής μεμβράνης.
Εικόνα Μάγκνους Άντερσον
«Ήταν καταπληκτικό να είμαστε σε θέση να το δούμε αυτό για πρώτη φορά. Εντοπίζοντας επίσης σαφείς διαφορές μεταξύ της μεταφοράς ασβεστίου σε ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά συστήματα, η μελέτη μας έκανε ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη νέων αντιμικροβιακών στρατηγικών και τη διασφάλιση της ασφάλειας στην παραγωγή τροφίμων. Τα αποτελέσματα είναι επομένως ιδιαίτερα ενδιαφέροντα για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων κατά των βακτηριακών λοιμώξεων και για τη βιομηχανία τροφίμων», λέει ο Magnus Andersson αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Χημείας, ο οποίος ηγείται της ερευνητικής ομάδας.
Μπορεί να βοηθήσει στην πρόληψη της καρδιακής ανεπάρκειας
Πολλά είναι γνωστά για το πώς γίνεται η διαχείριση του ασβεστίου σε πολύπλοκους οργανισμούς όπως ο άνθρωπος. Αλλά μόλις πρόσφατα οι ερευνητές άρχισαν να ανακαλύπτουν πώς τα βακτήρια, που είναι απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί, διαχειρίζονται το ασβέστιο. Δεν διαθέτουν οργανίδια, όπως τα μιτοχόνδρια, τα οποία συνήθως βοηθούν στη ρύθμιση των επιπέδων ασβεστίου. Παρά το γεγονός αυτό, τα βακτήρια μπορούν ακόμη να ανταποκρίνονται στις αλλαγές των επιπέδων ασβεστίου, ιδίως υπό συνθήκες στρες, όπως η έκθεση σε τοξίνες ή κατά τη διάρκεια λοιμώξεων.
Όταν τα επίπεδα ασβεστίου στον άνθρωπο είναι εκτός ισορροπίας, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ασθένειες – όπως νευρολογικές, μυϊκές και καρδιαγγειακές παθήσεις.
«Είναι ιδιαίτερα συναρπαστικό το γεγονός ότι το έργο οδήγησε επίσης σε χρηματοδότηση από το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας των ΗΠΑ, το οποίο θα χρηματοδοτήσει μια νέα συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Θα χρησιμοποιήσουμε τώρα τις μεθόδους που αναπτύξαμε για να παράγουμε μόρια που μπορούν να ενεργοποιήσουν τις πρωτεΐνες μεταφοράς ασβεστίου σε περιπτώσεις καρδιακής ανεπάρκειας», είπε ο Magnus Andersson.
Σχετικά με το επιστημονικό άρθρο
Irfan Prabudiansyah, Fredrik Orädd, Κωνσταντίνος Μαγκάκης, Kevin Pounot, Matteo Levantino, Magnus Andersson. Αποφωσφορυλίωση και δέσμευση ιόντων στην προκαρυωτική μεταφορά ασβεστίου. Science Advances, 11 Οκτωβρίου 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adp2916.
