Ewolucja bakterii od komensalnego do patogennego trybu życia

12 06 2023

Laboratorium Mikrobiologii Molekularnej, Oddz. Warszawski Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów oraz Instytut Mikrobiologii UW zapraszają na seminarium pt.; „Jak ewolucja zmieniła podstawowe użycie metali przez metaloenzym, umożliwiając bakteriom przejście z trybu życia komensalnego do patogennego”, które wygłosi Pan dr Kevin Waldron, 19 czerwca 2023 w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych UW, Aula C (parter).

Badania dr Kevina Waldrona koncentrują się na roli struktury i funkcji niezbędnych jonów metali w białkach oraz znaczeniu homeostazy metali w fizjologii bakterii chorobotwórczych na styku żywiciel-patogen. Prawie połowa wszystkich enzymów występujących w przyrodzie wymaga do działania niezbędnego kofaktora metalicznego, co sprawia, że mechanizmy molekularne rządzące oddziaływaniami białek z ich „właściwym” kofaktorem metalicznym mają kluczowe znaczenie we wszystkich aspektach biologii, medycyny i biotechnologii.

Ograniczenie dostępu patogenu do metalicznych mikroelementów jest ważnym mechanizmem, za pomocą którego układ odpornościowy kontroluje proliferację inwazyjnych mikroorganizmów chorobotwórczych, znaną jako „odporność żywieniowa”. Niektóre metale, takie jak miedź i cynk, mogą być również wyjątkowo toksyczne dla bakterii, a toksyczność spowodowana nadmiarem tych metali jest również wykorzystywana przez układ odpornościowy do zabijania patogenów.

Ponadto, stopy i sole miedzi mają długą historię stosowania przez ludzi jako agrochemiczne fungicydy, a sole metali, nanocząsteczki i chelaty zyskują zastosowanie jako środki przeciwdrobnoustrojowe. Takie strategie zyskują na znaczeniu, ponieważ oporność na antybiotyki staje się coraz bardziej powszechna wśród patogenów.

Grupa Pana dr Waldrona wykorzystuje biochemię, biofizykę i genetykę drobnoustrojów do badania, w jaki sposób białka wykorzystują metale, w jaki sposób pozyskują i dostarczają metale do białek oraz bada mechanizmy, za pomocą których niedobór lub nadmiar metali powoduje zahamowanie wzrostu i śmierć bakterii. Do niedawna Pan dr Waldron kierował grupą badawczą na Wydziale Nauk Medycznych Uniwersytetu w Newcastle w Wielkiej Brytanii, podczas której jego grupa dokonała szeregu ważnych odkryć w tej dziedzinie (patrz np. https://doi.org/10.1038/ nature14854 i https://doi.org/10.1038/s41467-020-16478-0). W 2022 roku dołączył do Instytutu Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk (https://ibb.edu.pl/pracowania-badawcza/dr-kevin-waldron/). Jego najnowszy artykuł w Nature Ecology & Evolution opisuje ewolucję starożytnej rodziny metaloenzymów poprzez modulację preferencji metali.