Vieraskynä: MRSA superbakun antibioottivastustuskyvn mekanismi

Heippa hei!

Viime kerralla mää postasin mun lempibakteerista Staphylococcus aureuksesta. Mulla alkaa olla mun lempibakua käsittelevä kirjallisuustutkielma viimeistelyä vaille valmis, mutta multa puuttuu vielä tutkielmaan kuuluva tiedettä popularisoiva esitys. Memmu inspiroi mua kirjoittamaan vaihtokynäpostauksia tänne blogiin ja samalla mulle tuli idea siitä, että voisin kirjoittaa blogipostauksen metisilliiniresistentin S. aureuksen eli MRSA:n antibioottiresistenssin mekanismista, joka olisi samalla mun kirjallisuustutkielman populaari.

Metisilliinit S. aureus -kannat eli MRSA:t ovat kehittäneet vastustuskyvyn antibiootille nimeltään metisiillini. Metisilliini on rakenteeltaan samanlainen kuin kaikkien tuntema β-laktaamiantibiootteihin kuuluva penisiliini. Kaikkien β-laktaamiantibioottien vaikutus perustuu siihen, että ne lopettavat bakteerin soluseinää muodostavan entsyymin toiminnan sitoutumalla voimakkaasti entsyymin aktiiviseen keskukseen. Koska penisilliinin kaltaiset antibiootit ovat kaikki rakenteeltaan samanlaisia, on MRSA useissa tapauksissa myös vastustuskykyinen monelle muullekin antibiootille kuin metisilliinille.

Penisilliinille resistenttien kantojen antibioottivastustuskyky perustuu siihen, että bakteeri pystyy tuottamaan β-laktamaasia eli entsyymiä, joka pystyy hajottamaan kaikkia β-laktaamiantibiootteja. MRSA:n tapauksessa tilanne on toisenlainen: MRSA ei tuota β-laktamaasia, vaan solun pinnalla olevat penisilliiniä sitovat proteiinit ovat mutatoituneet siten, että metisilliini tai mikään muukaan antibiootti ei mahdu sitoutumaan siihen. Yksi penisilliiniä sitovien proteiinien (penisillin binding protein, PBP) osa on soluseinää muodostava entsyymi. Kun antibiootti sitoutuu tähän PBP:n osaan, ei bakteeri pysty enää tuottamaan elintärkeää soluseinää ja bakteerisolu kuolee. MRSA:n PBP:n mutaatio aiheuttaa proteiinin rakennemuutoksen, joka estää antibioottia sitoutumasta mahdollistaen soluseinän molekyylien tuoton jatkumisen.

Kuva 1. MRSA:n antibioottiresistenssin aikaan saavan proteiinimolekyylin kolmiulotteinen rakenne. Mutatoitunut penisilliiniä sitova proteiini (PBP) koostuu kolmesta osasta, joista yksi on kuvaan sinisellä merkitty soluseinää muodostava osa. Rakennekuva on peräisin Lim & Strynadka (2002) julkaisemasta artikkelista ja sitä on muokattu suomentamalla eri domeenien nimet ja muut kuvan tekstit.

MRSA:n mutatoitunut PBP tuotetaan mecA -geenistä. Antibioottiresistenssin mahdollistava mecA -geenin mutaatio ei ole alun perin tapahtunut S. aureuksessa vaan toisessa Staphylococcus lajissa nimeltä S. fleurettii. Tutkijat uskovat, että antibioottirikkaassa ympäristössä S. fleurettiille on kehittynyt antibioottiresistenssigeeni, joka on sitten nopeasti siirtynyt muihinkin Staphylococcus -lajeihin. Bakteereilla on kyky vaihtaa hyödyllisiä geenejä keskenään ja tällaisen geeninvaihdon kautta myös S. aureus on saanut haltuunsa antibiooteilta suojaavan geenin.

Eppu

Mun kandi-&vaihtarilaiffia voi seurata seuraavista somekanavista:

ig: eppuuu_

sc: eppuuuu

Lähteet:

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV & Clark DP (eds) (2009) Brock - Biology of Microorganisms. San Francisco, Pearson Education Inc.