במחקר שפורסם לאחרונה ב תקשורת טבעחוקרים ביצעו ניתוחים תאיים, ביוכימיים ומבניים כדי להעריך את הקישור וההפעלה של מדכא ההתנגדות המרובה להעברה (MtrR) על ידי הורמונים סטרואידים זכריים ונשיים, מולקולות משמעותיות מבחינה פיזיולוגית המקיימות אינטראקציה עם אורגניזמים גונוקוקליים במהלך זיהום.
Neisseria gonorrhoeae הוא דיפלוקוק גרם שלילי הגורם למיליוני מחלות ברחבי העולם, כולל אלו המועברות מינית. אין חיסון זמין, כך שיש סיכוי להדבקה חוזרת. מטופלות עשויות לסבול ממחלה דלקתית באגן, הריון חוץ רחמי, אי פוריות או עיוורון יילודים. הפתוגן מפתח עמידות לאנטיביוטיקה, וצפטריאקסון הוא הטיפול האמפירי היחיד. עם זאת, חיידקים עמידים לצפטריאקסון התגלו במספר מדינות, מהווים סיכון משמעותי לבריאות הציבור. מווסת התעתיק MtrR מדכא את האופרון mtrCDE, המתיישב ברירית הנרתיק, פי הטבעת והפה.
מחקר: סטרואידים הורמונליים מעוררים עמידות לריבוי תרופות וגנים לתגובת לחץ ב- Neisseria gonorrhoeae על ידי קשירה ל- MtrR. קרדיט תמונה: ג'ובאני קנסמי / Shutterstock
במחקר הנוכחי, החוקרים הבהירו את מנגנוני הקישור והאינדוקציה של סטרואידים הורמונליים על ידי מווסת התעתיק MtrR הממלא תפקיד מכריע בארסנל העמידות הרב-תרופתי של Neisseria gonorrhoeae.
החוקרים חקרו את זיקת הקישור של MtrR לליגנדים ספציפיים, תוך השערה שחלק מהליגנדים של MtrCDE הם מעוררים. הם ביצעו בדיקות קלורימטריה איזותרמית (ITC) על β-אסטרדיול (EST), פרוגסטרון (PTR) וטסטוסטרון (TES) כדי לבסס את הזיקה שלהם ל-MtrR. הם גם בדקו את הקישור של אתניל אסטרדיול (NDR), אסטרוגן סינתטי המשמש באמצעי מניעה הורמונליים. כדי לחקור אם ליגנדים מארח גורמים להשראה ביוכימית של MtrR, הם השתמשו בניסוי קיטוב פלואורסצנטי קושר של חומצה deoxyribonucleic (DNA) כדי להעריך את זיקת הקישור של MtrR לאופרטורי rpoH ו-mtrCDE.
הצוות חקר את תהליכי הקישור והבסיס המבני של MtrR לגבי פרוגסטרון, β-אסטרדיול, טסטוסטרון ואתיניל אסטרוגן. הם ביססו את המבנה של MtrR הקשור ל-EST ברזולוציה של 2.4 Å על ידי הפאזה דה נובו וניתוח פיזור חריג באורך גל בודד. הם גם העריכו את מבני הגבישים של MtrR וסטרואידים ואת הכיס הקישור של פרוטומרים שאינם מחוברים ל-PTR. הם הכניסו מוטציות חד-נקודתיות לכיס הקישור של שאריות שונות כדי לאמת את שיטות ההתקשרות.
החוקרים חקרו את מאפייני הקישור של שני מוטנטים, W136A ו-R176E, MtrR W136L, ותחליף Q133A בשל גמישות השרשרת הצדדית שלו. הם גם חקרו האם כמויות תת קטלניות של הורמונים מסוימים עלולות לגרום לעמידות גונוקוקל לאנטי-מיקרוביאליות באופן תלוי MtrR. הם מצאו את ערכי הריכוז המעכב המינימלי (MIC) של הורמונים סטרואידיים בזן הגונוקוקלי FA19 ואת טווח ריכוזי ההורמונים שאינם מונעים את צמיחת הגונוקוק בתרביות נוזליות. כדי לבדוק אם העמידות האנטי-מיקרוביאלית הגבוהה יותר (AMR) של זן FA19 בנוכחות מנות תת-קטלניות של EST ו-PTR נבעה מביטוי מוגבר של mtrCDE, הם העריכו את הביטוי in vivo של mtrC וגן נוסף מדוכא MtrR (rpoH).
תוצאות
המחקר מצא כי MtrR, חלבון המעורב בשליטה מטבולית של התא, נקשר לסטרואידים הורמונליים כמו פרוגסטרון, β-אסטרדיול וטסטוסטרון המצויים באתרי זיהום אורוגניטליים, ולאתיניל אסטרוגן, מרכיב באמצעי מניעה הורמונליים שונים. קשירת סטרואידים מורידה את זיקת ה-MtrR ל-DNA מוכר, מגבירה את ביטוי mtrCDE ומשפרת עמידות לאנטי-מיקרוביאלית.
מבני הגביש של MtrR המזוהים עם הסטרואידים הללו מראים את תהליכי הקישור והשינויים הקונפורמטיביים המפעילים את MtrR. מחקרים קודמים הוכיחו שמוטציות בגן mtrD מפחיתות את הריכוז המעכב המינימלי של PTR ב N. זיבה. פרוגסטרון הראה את היעילות הגבוהה ביותר בעיכוב צמיחת גונוקוק, מה שהפך אותו לתרופה אנטי-גונוקוקלית חזקה.
MtrR היה קשור ל-PTR, EST ו-TES עם ערכי ניתוק (Kd) של 2.8 µM, 1.7 µM ו-2.3 µM. כולסטרול, קורטיזול ואזיתרומיצין לא הפגינו קשר. הסטוכיומטריה של TES ו-EST הייתה סטרואיד אחד עבור כל מונומר של MtrR ו-PTR אחד עבור כל דימר של מדכא ההתנגדות המרובה להעברה.
NDR נקשר למדכא MtrR עם קבוע דיסוציאציה של 0.9 µM. בבדיקות FP, זיקת הקישור של MtrR לאופרטורים של mtrCDE ו-rpoH ירדה פי שלושה ופי 13, בהתאמה, בהשוואה לזיקה לקישור בנוכחות של 1% MeOH בלבד. MtrR בריכוזים גבוהים יותר המחוברים באופן לא ספציפי ל-DNA, מה שעשוי להסביר את העלייה הקטנה של מפעיל mtrCDE בהתקשרות על פני rpoH. היישור של מבני MtrR-EST ו-MtrR-DNA הראה שלוש תנועות עיקריות המובילות להשראת חלבון.
ממצאי המחקר הראו זאת Neisseria gonorrhoeae, חיידק עמיד לרב-תרופות, משתמש בסטרואידים הורמונליים כגון β-אסטרדיול, טסטוסטרון, אתיניל אסטרוגן ופרוגסטרון כדי ליישב איברים אנושיים. הורמונים אלה מפעילים זרימת MtrCDE ותגובות מתח RpoH באמצעות קישור MtrR, מה שמאפשר Neisseria gonorrhoeae ליישב איברים אנושיים אך לא להגן מפני זיהום גונוקוקלי. רמות הטסטוסטרון הגבוהות יותר ליד אתרי זיהום מראות שהורמונים אלו עלולים להזיק, ולעזור לחיידקים לשגשג על ידי זרימה והפעלת גנים המעורבים בתגובות לחץ. למרות יעילותן במניעת הריונות לא מתוכננים, תרופות אלו אינן מגנות מפני זיהומים גונוקוקליים.
