Štruktúra a evolúcia efluxných púmp u gramnegatívnych baktérií

Abstract

Rezistencia mikroorganizmov na antibiotiká je významným problémom a neustále pribúda prípadov patogénnych baktérií rezistentných na bežne užívané antibiotiká. K jedným z hlavných mechanizmov rezistencie u gramnegatívnych baktérií patrí aktívny eflux, schopný udržovať intracelulárnu koncentráciu noxy pod toxickou úrovňou. Efluxné pumpy radíme do piatich rodín transportérov, fungujúcich prevažne na princípe transportu drogy voči protónu, v menšom zastúpení na hydrolýze ATP. U patogénov sú hlavnou príčinou rezistencie pumpy so širokou substrátovou špecifitou, tzv. MDR (multidrug resistance) pumpy, zastúpené hlavne RND nadrodinou. Pôvodcom efluxných púmp sú pravdepodobne producenti antibiotík a organizmy vystavené vo svojom prirodzenom prostredí toxickým látkam. K šíreniu do iných baktérií potom dochádza horizontálnym génovým transférom. Usudzuje sa, že efluxné pumpy sa vyvinuli z transportérov pôvodne zaobstarávajúcich fyziologické funkcie ako transport endogénnych substrátov.

Drug resistence in microorganisms is of major concern and there is an increasing number of pathogenic bacteria resistent to clinically used antibiotics. The major mechanism of resistence in Gram-negative is active efflux that prevent the intracellular accumulation of antibiotics to toxic levels. We recognise five families of efflux pumps, mainly using proton motive force to translocate the substrate, less common driven by ATP hydrolysis. The multidrug pumps with broad substrate specifity are of a key role in drug resistance of pathogens, typically represented by RND superfamily. The source of efflux pumps are probably the producers of antibiotics and organisms exposed to toxic compounds in their natural habitat. The genes for resistance can then spread out via horizontal gene transfer to other bacteria. It is presumed that eflux pumps have developed from transporters serving physiological functions like transport of endogenous substrates.