Η ερευνητική ομάδα Κρυσταλλογραφίας βιομορίων του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του Ιδρύματος Ερευνας και Τεχνολογίας ( Ι.Τ.Ε.) με επικεφαλής τον ερευνητή Κυριάκο Πετράτο απομόνωσαν πρόσφατα το ένζυμο μεταθετάση που υπάρχει στον σταφυλόκοκκο και βρίσκεται τώρα στη φάση της κρυστάλλωσής του με στόχο τη δημιουργία νέου αποτελεσματικού αντιβιοτικού για τον σταφυλόκοκκο.
Ταυτόχρονα η ίδια ομάδα προσδιόρισε τις δομές δύο πεπτιδίων της οικογένειας των πεπταιβολών, της τριχοβορίνης Ι- 4Α και της σαμαροσπορίνης Ι, τα οποία λειτουργούν ως φυσικά αντιβιοτικά μυκήτων, σε μία περίοδο που για πολλά χρόνια δεν παράγονται νέα αποτελεσματικά αντιβιοτικά.
Συνέντευξη στον Παναγιώτη Γεωργουδή
- Κύριε Πετράτο, πάνω σε τι δουλεύει η ομάδα σας;
- Κύριος στόχος της ομάδας μας είναι ο πειραματικός προσδιορισμός της δομής επιλεγμένων βιομορίων, συνήθως πρωτεϊνών, αλλά και μικρότερων πεπτιδίων με βιολογική δράση. Η μέθοδος που χρησιμοποιούμε είναι η περίθλαση ακτίνων Χ από κρυστάλλους των βιομορίων, γνωστή στην επιστημονική κοινότητα ως κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ.
Ορισμένα ερευνητικά θέματα που μας απασχολούν το τελευταίο διάστημα περιστρέφονται γύρω από την ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών κατά των παθογόνων μικροοργανισμών. Η αναζήτηση νέων αντιβιοτικών ουσιών και η μελέτη νέων στόχων των αντιβιοτικών είναι επιτακτική γιατί κατά την τελευταία δεκαετία δεν έχει σημειωθεί πρόοδος προς αυτή τη κατεύθυνση.
-Πώς γίνεται αυτό;
- Η μετάθεση πρωτεϊνών μέσω μεμβρανών στον εξωκυττάριο χώρο είναι μια βασική διεργασία που εκτελούν στη ζωή τους όλα ανεξαιρέτως τα κύτταρα. Η αναστολή της λειτουργίας αυτής οδηγεί συχνά στον κυτταρικό θάνατο. Μπορούμε λοιπόν να σχεδιάσουμε νέα αντιβιοτικά που να αναστέλλουν τη μετάθεση πρωτεϊνών, αρκεί να γνωρίζουμε τη δομή των μακρομορίων που την επιτελούν. Ενα από αυτά τα μακρομόρια είναι η μεταθετάση SecA1. Σε συνεργασία με τις ερευνητικές ομάδες του καθηγητή Αναστάσιου Οικονόμου του Πανεπιστήμιου Κρήτης και του δρος Kenneth Segers του Πανεπιστήμιου Leuven του Βελγίου απομονώσαμε τo ένζυμο SecA1 από τον παθογόνο χρυσίζοντα σταφυλόκοκκο και βρισκόμαστε στο στάδιο της κρυστάλλωσής του. Σε αυτά τα στάδια της έρευνας συμμετέχει άμεσα η Μαρία Παπαδοβασιλάκη από την ομάδα μας. Απώτερος στόχος είναι ο σχεδιασμός αναστολέων που πιθανόν να χρησιμεύσουν ως αντιβιοτικά εναντίον αυτού του εξαιρετικά συχνού παθογόνου μικρόβιου.
- Τι άλλο ερευνάτε πάνω στα αντιβιοτικά;
- Πολλά από τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται σήμερα από τον άνθρωπο προέρχονται από φυσικές αντιβιοτικές ουσίες. Αυτές παράγονται από μικροοργανισμούς που τις χρησιμοποιούν για να επιβιώσουν έναντι άλλων μικροοργανισμών στο περιβάλλον. Στην αναζήτηση νέων αντιβιοτικών διερευνούμε μια μεγάλη οικογένεια πεπτιδίων που αριθμεί σήμερα περί τα χίλια μέλη και φέρει την ονομασία πεπταϊβόλες (peptaibols). Πρόκειται για φυσικά αντιβιοτικά πεπτίδια που παράγονται από ορισμένες οικογένειες μυκήτων οι οποίοι τα χρησιμοποιούν για να δημιουργούν οπές στις κυτταρικές μεμβράνες και έτσι να σκοτώνουν άλλους μικροοργανισμούς στο περιβάλλον τους. Οι πεπταϊβόλες περιέχουν μέχρι και 20 αμινοξικές μονάδες στη χημική αλληλουχία τους και μεταξύ αυτών υπάρχει σε διάφορες αναλογίες το ασυνήθιστο (μη ριβοσωμικό) αμινοξύ α-αμινο-ισοβουτυρικό (Aib). Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για τη δομή και λειτουργία των πεπτιδίων αυτών τα τελευταία τριάντα χρόνια. Σε συνεργασία με τον ομότιμο καθηγητή Hans Brückner του Πανεπιστημίου του Giessen της Γερμανίας η δρ Ρενάτε Γκέσμαν από την ομάδα μας προσδιόρισε πρόσφατα τις δομές δύο τέτοιων πεπτιδίων, της τριχοβιρίνης Ι-4Α (που φαίνεται στο σχήμα) και της σαμαροσπορίνης Ι με τη χρήση ακτίνων Χ στο βρετανικό συγχροτρόνιο DIAMOND. Τα συγχροτρόνια είναι μεγάλες κεντρικές εγκαταστάσεις όπου παράγεται καλά εστιασμένη ακτινοβολία υψηλής φωτεινής ροής σε μια ευρεία περιοχή συχνοτήτων. Στα συγχροτρόνια καταφεύγουν για μετρήσεις όλο και περισσότεροι ερευνητές από διάφορα επιστημονικά πεδία, όπως π.χ. μελέτης φαινομένων επιφάνειας μέχρι σκέδασης από διαλύματα και ίνες και κρυσταλλογραφίας μικρών και μεγάλων μορίων. Υπολογίζεται ότι πάνω από το 60% των νέων δομών βιολογικών μορίων προέρχονται πλέον από δεδομένα που μετρήθηκαν σε συγχροτρόνια.
- Τα παθογόνα βακτήρια καταπολεμώνται;
- Η αντοχή των παθογόνων βακτηρίων στα αντιβιοτικά αποτελεί ένα μεγάλο κεφάλαιο της ιατρικής και όχι μόνον. Πολλά νοσοκομειακά παθογόνα είναι πλέον πολυανθεκτικά και η έλλειψη νέων αντιβιοτικών δημιουργεί θεραπευτικό πρόβλημα για ορισμένους ασθενείς.
Σε συνεργασία με την επίκουρη καθηγήτρια στην Ιατρική του Πανεπιστήμιου Κρήτης Εφη Σκούλικα στοχεύουμε στην αναζήτηση νέων ουσιών που να ακυρώνουν την πολυαντοχή των παθογόνων βακτηρίων. Εστιάσαμε σε ένα ένζυμο που απομονώσαμε από ένα ιδιαίτερα ανθεκτικό παθογόνο στέλεχος ψευδομονάδας που εντοπίστηκε στη μονάδα εντατικής θεραπείας του ΠΕΠΑΓΝΗ (Περιφερειακό Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Ηρακλείου).
Αυτό το ένζυμο προσδίδει αντοχή στο βακτήριο επειδή τροποποιεί χημικά (αδενυλιώνει) και έτσι ακυρώνει ορισμένα αντιβιοτικά, όπως π.χ. τη στρεπτομυκίνη και κάποιους άλλους αμινογλυκοζίτες. Μελετούμε βιοχημικά και δομικά αυτό το ένζυμο για να αναζητήσουμε υποψήφιες ουσίες που να είναι αποτελεσματικοί αναστολείς του ώστε να μπορούν να ξαναχρησιμοποιηθούν οι αμινογλυκοζίτες για τη θεραπεία των λοιμώξεων.
Τέλος, η ομάδα μας λειτουργεί παράλληλα με εκείνη του καθηγητή Μιχάλη Κοκκινίδη μοιράζοντας σε μεγάλο βαθμό τη διαθέσιμη υποδομή για τη δομική βιολογία στο Πανεπιστήμιο Κρήτης. Οι συνθήκες εργασίας είναι ομολογουμένως δύσκολες ειδικά τούτη την περίοδο, αλλά οι εργαζόμενοι ανταποκρίνονται θετικά υπερβαίνοντας πολλές φορές τον εαυτό τους για την πρόοδο της ομάδας και όχι μόνο.
………………………………………………….
ΚΥΡΙΑΚΟΣ ΠΕΤΡΑΤΟΣ ερευνητής ΙΤΕ
