Vědcům se podařilo objasnit jedinečný molekulární mechanismus, který umožňuje bakteriím udržet pro život nezbytný tok genetické informace z DNA do RNA. Objevili tak nové možnosti pro vývoj potřebných antimikrobiálních látek proti závažným patogenům, jako jsou třeba původci tuberkulózy. Výsledky práce vědeckých týmů z Mikrobiologického a Biotechnologického ústavu AV ČR ve spolupráci s francouzskou laboratoří EMBL zveřejnil uznávaný časopis Nature Communications.

Pro život je nutný plynulý tok genetické informace z DNA do RNA a od RNA k proteinům. RNA polymeráza je enzym, který je nezbytný pro nastartování tohoto procesu. Chcete-li přepsat genetickou informaci z DNA do RNA zprávy, musí se RNA polymeráza velmi pevně vázat na DNA. Někdy však RNA polymeráza tento přepis nedokončí, uvízne v nefunkční formě na DNA a musí být odstraněna, aby nedošlo ke kolizi při novém kole přepisu. Pomocí kryogenní elektronové mikroskopie vědci popsali strukturu pozoruhodného komplexu mezi bakteriální RNA polymerázou a pomocným proteinem HeID, který dokáže nefunkční RNA polymerázu z DNA odstranit.

Obr. 1

Boxerský šampion HeID

Mechanismus odstranění připomíná boxera v ringu, kdy HelD dvěma údery vyrazí DNA z RNA polymerázy. HelD a RNA polymeráza pak zůstávají ve vzájemném sevření – „klinči“, ze kterého se musí uvolnit, aby mohlo začít další kolo přepisu. Český tým vedený Liborem Krásným (Mikrobiologický ústav AV ČR), Janem Dohnálkem (Biotechnologický ústav AV ČR) a Tomášem Koubou (EMBL, Grenobl) objevil tento mechanismus u mykobakterií – původců tuberkulózy a dalších závažných nemocí.

Obr. 2

„Vazba proteinu HelD na komplex RNA polymerázy poskytuje úchvatný pohled – jde o molekulární ‚chvat‘, který zcela odzbrojuje komplex nezbytný pro existenci patogenních bakterií,“ říká Jan Dohnálek. „Otevírá se tak cesta pro inhibici patogenů s využitím těchto nově získaných strukturních a funkčních informací,“ dodává Libor Krásný. Současně a nezávisle byl tento mechanismus popsán u půdní bakterie Bacillus subtilis vědeckou skupinou z Austrálie vedenou Dr. Peterem Lewisem a konsorciem vědců z Německa, USA a Finska vedeným Dr. Markusem Wahlem.

Výzkum ukazuje na potenciální nové cesty boje proti patogenům spočívající v zásahu do recyklace RNA polymerázy zprostředkované HeID.

Obr. 1: Komplex proteinu HelD a RNA polymerázy, části proteinu HelD jsou znázorněny červenou, žlutou, zelenou, modrou, oranžovou a hnědou barvou. Ilustrace: Tomáš Kouba, EMBL Grenobl, Jan Dohnálek, BTÚ AV ČR

Obr. 2: Komplex RNA polymerázy a proteinu HelD z Mycobacterium smegmatis
Ilustrace: Peter Lewis, University of Newcastle, Austrálie

Odkaz na článek v Nature Communication: https://www.nature.com/articles/s41467-020-20158-4