foto: Pressmaster/shutterstock.com

Naukowcy poinformowali o wytworzeniu nowego typu antybiotyków dzięki dwóm gatunkom grzybów hodowanych w toksycznym środowisku dawnej kopalni miedzi w Stanach Zjednoczonych.

Zabójczy staw

Berkeley Pit znajduje się nieopodal małej miejscowości Butte w stanie Montana. Opuszczona kopalnia ma ponad 540 m głębokości i stanowi miejscową atrakcję turystyczną. Wygląda zjawiskowo – przyjezdni doceniają szczególnie urok stawu osadowego Yankee Doodle, którego woda ma intensywnie niebieską barwę. Trudno uwierzyć, że jest to jeden z najbardziej toksycznych zbiorników wodnych na naszej planecie. Błękitna woda jest silnie zakwaszona, a przypadkowo trafiające do niej zwierzęta giną na skutek oparzeń, będących efektem ekspozycji na wysokie stężenia metali – przede wszystkim arsenu, kadmu oraz miedzi.

Badania w Berkeley Pit

Okazało się jednak, że istnieją organizmy zdolne do przetrwania w takich warunkach. Chodzi o pewne odmiany grzybów i bakterii, które zwróciły uwagę naukowców. Prof. Andrea Stierle oraz prof. Donald Stierle z Wydziału Nauk Biomedycznych i Farmaceutycznych Uniwersytetu w Montanie już od blisko dwudziestu lat badają wytwarzane przez nie związki chemiczne. Do licznych odkryć w tym zakresie należą między innymi grzyby Taxomyces andreanae – potencjalnie zabójcze dla komórek nowotworowych. Uczeni zidentyfikowali również mikroorganizmy syntetyzujące cząsteczki działające przeciwzapalnie i spowalniające procesy starzenia komórek.

Najnowsze osiągnięcie nabiera szczególnej wagi w związku z rosnącym problemem antybiotykooporności na świecie. Specjaliści z różnych krajów starają się przeciwdziałać temu zjawisku, zapobiegając rozwojowi lekooporności patogenów. Może się jednak okazać, że skuteczniejszym kierunkiem będzie wynalezienie nowych antybiotyków, które lepiej poradzą sobie z bakteriami wywołującymi groźne infekcje. Nadzieję na taki scenariusz dają dwa grzyby żyjące w Berkeley Pit.

Odkrycie nowych makrolidów

Zachęceni dotychczasowymi odkryciami naukowcy postanowili sprawdzić, jakie efekty przyniesie hodowla dwóch gatunków Penicilium. Po sześciu dniach obserwacji zachowania grzybów w Berkeley Pit, stwierdzili, że organizmy utrzymują ścisłą współpracę, dzięki której produkują nowe związki chemiczne. Budowa tych substancji przypomina strukturę molekularną znanej grupy antybiotyków – makrolidów. To leki o dużym rdzeniu laktonowym i o szerokim spektrum antybakteryjnym. Działają poprzez wiązanie się z podjednostką 50S rybosomu bakterii oraz zahamowanie translokacji peptydylotransferazy. Wzorcowym i najpopularniejszym lekiem z tej gamy jest erytromycyna.

Związki wytwarzane przez dwa gatunki grzybów wykazują jednak inny mechanizm działania. Szczególnie obiecującą substancją jest berkeleylakton A, który z powodzeniem zaatakował szczep bakterii uznawany dotąd za lekooporny. Do tej pory zdołał pokonać już cztery szczepy gronkowca złocistego opornego na metycylinę (MRSA), bakterie Streptococcus pyogenes wywołujące zapalenie gardła, drożdże chorobotwórcze takie, jak Candida albicans i Candida glabrata oraz Bacillus anthracis, czyli bakterie wąglika.

Uczeni zaobserwowali, że związek ten nie hamuje syntezy białek i nie angażuje rybosomu, co zdecydowanie odróżnia go od znanych dotychczas makrolidów. Berkeleylakton A nie posiada także cukrów ani wiązań podwójnych – cechy te wydają się być kluczowe dla antybiotycznego działania związków pozyskiwaych z grzybów czy bakterii.

Dokładny mechanizm działania nowych substancji nie jest jeszcze w pełni zbadany, jednak nie ulega wątpliwości, że posiadają one znaczny potencjał w walce z chorobami zakaźnymi. Być może przyszłe leki na różne infekcje będą pochodziły właśnie z środowisk poprzemysłowych, gdzie sposób na przetrwanie znają jedynie najbardziej wytrwałe ekstremofile.