Paradontoza to nie tylko problem stomatologiczny. Choć zaczyna się w jamie ustnej, nieleczona może prowadzić do poważnych powikłań ogólnoustrojowych – od chorób serca po cukrzycę typu 2. Jednym z głównych patogenów odpowiedzialnych za rozwój tej choroby jest Porphyromonas gingivalis, beztlenowa bakteria należąca do rodziny Bacteroidetes. Jej zdolność do przetrwania w trudnych warunkach i unikania odpowiedzi immunologicznej czyni ją wyjątkowo trudnym przeciwnikiem dla medycyny.
Czytaj też: Skąd się bierze parodontoza? Polacy odkryli nieznany mechanizm zapalny
Dzięki badaniom międzynarodowego zespołu, w którym kluczową rolę odegrali naukowcy z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, po raz pierwszy udało się poznać trójwymiarową strukturę rybosomu tej właśnie bakterii.
Bakterie wywołujące paradontozę da się po prostu „wyłączyć”
Rybosomy to mikroskopijne, ale niezwykle istotne struktury komórkowe, od których zależy przetrwanie każdej żywej komórki. Są odpowiedzialne za syntezę białek – podstawowych cząsteczek pełniących funkcje budulcowe, enzymatyczne, transportowe i regulacyjne. Bez białek organizm nie byłby w stanie funkcjonować: nie przebiegałyby reakcje chemiczne, nie powstawałyby nowe komórki, a genetyczna instrukcja życia pozostałaby jedynie „martwym” zapisem. Rybosomy działają jak precyzyjne molekularne „fabryki” – odczytują instrukcje zawarte w informacyjnym RNA (mRNA), przepisanym wcześniej z DNA, i na ich podstawie łączą aminokwasy w odpowiedniej kolejności, tworząc funkcjonalne białka.
Czytaj też: Koniec plomb i implantów? Naukowcy hodują prawdziwe zęby w laboratorium
Choć rybosomy występują we wszystkich komórkach – od prostych organizmów jednokomórkowych, jak bakterie, po złożone komórki ludzkie – ich szczegółowa budowa może się znacznie różnić. Bakterie posiadają mniejsze, prostsze rybosomy niż organizmy eukariotyczne, ale właśnie te różnice okazały się kluczowe z punktu widzenia medycyny. Wiele antybiotyków, takich jak tetracykliny, makrolidy czy aminoglikozydy, zostało zaprojektowanych tak, by celować wyłącznie w rybosomy bakteryjne. Działają one poprzez zakłócenie syntezy białek w komórkach drobnoustrojów – blokując ich zdolność do wzrostu i rozmnażania – ale nie uszkadzają rybosomów ludzkich, co czyni je stosunkowo bezpiecznymi lekami.
Projekt, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Nucleic Acids Research, rozpoczął się w 2019 r. z inicjatywy Igora Kaczmarczyka – naukowca związanego z UJ i Instytutem Weizmanna w Izraelu, obecnie pracującego w Małopolskim Centrum Biotechnologii. W badaniach wzięli udział m.in. prof. Jan Potempa, uznany mikrobiolog z UJ, oraz prof. Ada Yonath – laureatka Nagrody Nobla w dziedzinie chemii za badania nad strukturą rybosomów. Pracami kierowała dr Disha Gajanan-Hiregange.
Wspólnie udało im się stworzyć dokładny model rybosomu P. gingivalis, ujawniając szereg unikalnych cech, które odróżniają go od rybosomów innych bakterii. To właśnie te różnice mogą stać się fundamentem dla przyszłych terapii.
Zespół odkrył m.in. mechanizm, dzięki któremu P. gingivalis opiera się działaniu erytromycyny – popularnego antybiotyku z grupy makrolidów. Co więcej, zidentyfikowano rzadką modyfikację w rybosomalnym RNA (m2G1408), a także nieznane wcześniej białko bL38 – obecne tylko u przedstawicieli Bacteroidetes. Obecność tego białka okazała się kluczowa dla przetrwania bakterii, co czyni je potencjalnym celem terapeutycznym.
Ale to nie wszystko. Na podstawie uzyskanych danych strukturalnych badacze doszli do wniosku, że już istniejący antybiotyk – lefamulina, obecnie stosowana w leczeniu zapalenia płuc – może być skuteczna również wobec P. gingivalis. To wyjątkowo ważna informacja, biorąc pod uwagę trudność leczenia paradontozy i oporność bakterii na standardowe środki.
Dzięki pracom zespołu z UJ możliwe staje się opracowanie antybiotyku zaprojektowanego wyłącznie przeciwko P. gingivalis. Taka terapia mogłaby nie tylko skutecznie leczyć paradontozę, ale też ograniczyć ryzyko skutków ubocznych i selekcji opornych szczepów innych bakterii.
