Bakteriociner har et stort potensiale som antimikrobielle midler både innenfor medisinen og i matindustrien. De kan bidra til å løse eksisterende og fremtidige problemer forbundet med antibiotikaresistens.
Antibiotikaresistente bakterier er blitt et alvorlig og verdensomspennende problem. Det er derfor et presserende behov for nye antimikrobielle midler. Bakteriociner er antibakterielle peptider som produseres av mange bakterier, og de representerer nye kilder til utvikling av antimikrobielle midler som kan drepe antibiotikaresistente bakterier.
Mange bakteriociner produseres av melkesyrebakterier og har tradisjonelt vært brukt som naturlige og trygge konserveringsmidler i mat og drikke. Detaljstudier av sammensetning, struktur og virkemåte er imidlertid påkrevd for at bakteriociner skal kunne utvikles til effektive og sikre antimikrobielle midler.
Bactericinenes reseptorer identifisert
Ovchinnikovs har studert en gruppe bakteriociner som ligner hverandre, men har ulike målspesifikasjoner. Lactococcin LsbB dreper for det meste laktokokker, mens enterocinene X og Ej97 angriper mer bredspektret. Enterocinene er mest effektive mot enterokokker, inkludert vancomycinresistente enterokokker, som er et stort problem ved behandling av infeksjoner i sykehus.
Ovchinnikov viste at denne gruppen bakteriociner har lignende 3D-struktur og at det er det C-terminale området på peptidkjedene som gjenkjenner målcellene. Reseptoren som bakteriocinene binder seg til for å drepe målcellen, er også identifisert. Det er en cellemebranbundet protease som er viktig for målcellen fordi den er involvert i cellens stressrespons. Den ervervede kunnskapen om bactericinenes reseptor i målcellen gjør det mulig å lage en strategi som effektivt utrydder ulike sykdomsfremkallende organismer (patogener) uten utvikling av resistens.
Nye bakteriociner identifisert
Gjennom doktorgradsarbeidet er det også identifisert og karakterisert et nytt bakteriocin fra Lactococcus garviae. Detnye bakteriocinet, garvicin KS, består av tre peptider som sammen danner en enhet med en potent og bredspektret antimikrobiell effekt. Ved hjelp av data-mining ble det funnet fem nye bakteriociner som ligner garvicin KS. Alle er dannet av tre peptider og har et meget bredt antimikrobielt spekter, inkludert mange antibiotikaresistente patogener og matforgiftningsbakterier (stafylokokker, enterokokker, streptokokker, Bacillus, Listeria). Garvicin KS viste seg å være det mest effektive i gruppen, og dette bakteriocinet er nå patentert som et antimikrobielt middel (United Kingdom Patent Application No. 1520255.9).
Ubenyttet kilde
Studien har vist at bakteriociner er en uutnyttet kilde som kan utvikles til antimikrobielle midler med et stort potensiale både innenfor medisinsk behandling og for å sikre mattryggheten. Forskning på bakteriociner kan bidra til å løse nåværende og fremtidige problemer med mikroorganismer som er resistente mot antibiotika. Bakteriocinene er dessuten miljøvennlige da de ikke etterlater langvarige fotavtrykk sammenlignet med de fleste kjente antibiotika, og de er ikke giftige for mennesker og dyr.
Kirill Ovchinnikov disputerrte i desember 2016 for graden ph.d. ved NMBU, med avhandlingen «A study of leaderless bacteriocins, with focus on structure – function and receptor characterization».
Fakta
Personalia:
Kirill V. Ovchinnikov (36) er fra Maykop i Russland. Han har mastergrad og ph.d.-grad i human fysiologi og tar nå doktorgrad ved NMBU, Institutt for kjemi, bioteknologi og matvitenskap.
Kontakt:
Mobiltelefon: 451 94 451
E-postadresse: kirill.ovchinnikov@nmbu.no