Kompleks siRNA-AGO2 hamuje translację genów bakteryjnych: nowa strategia terapeutyczna w walce z infekcjami wywołanymi przez superbakterie
Bakterie wielolekooporne stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Jedną z potencjalnych strategii zwalczania infekcji bakteryjnych opornych na antybiotyki jest manipulacja ich genami na poziomie transkrypcji poprzez wyciszanie genów oporności. Dotychczas jednak nie stosowano siRNA do regulacji genów bakteryjnych ze względu na brak w bakteriach aparatu regulacyjnego RNAi, czyli kompleksów wyciszania indukowanego przez RNA (RISC). Dodatkowo, nie opracowano jeszcze skutecznych metod dostarczania siRNA do bakterii w warunkach in vivo.
W niniejszym badaniu autorzy wykazali, że egzosomy mogą pełnić funkcję nośników, umożliwiających wprowadzenie siRNA związanych z białkiem AGO2 do cytoplazmy bakterii, co prowadzi do obniżenia ekspresji docelowych genów poprzez mechanizm komplementarności sekwencyjnej do mRNA.
Najważniejsze ustalenia badawcze:
- Egzosomalne siRNA hamuje translację genów bakteryjnych w sposób zależny od AGO2
Pomimo braku w prokariontach aparatu siRNA, badanie wykazało, że egzosomalne siRNA mogą być efektywnie dostarczane do bakterii i wyciszać ich geny. Białko Argonaute 2 (AGO2) wchodzące w skład egzosomów tworzy kompleks z siRNA, który jest kluczowy dla mechanizmu wyciszania genów w bakteriach. Chociaż wprowadzone siRNA było w pełni komplementarne do bakteryjnego mRNA, regulacja docelowego białka zachodziła na poziomie translacji, a nie stabilności mRNA, co różni się od klasycznych mechanizmów obserwowanych u ssaków. - Egzosomalne siRNA może przekształcić MRSA w bakterie wrażliwe na metycylinę
Egzosomalne siRNA zaprojektowane do wyciszenia genu mecA (siMecA) zmniejszało ekspresję tego genu, kodującego białko wiążące penicylinę 2a (PBP2a) – kluczowy czynnik fenotypu oporności u MRSA. Zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo (u myszy zakażonych MRSA), obniżenie poziomu PBP2a dzięki kompleksowi siRNA-AGO2 dostarczonemu przez egzosomy prowadziło do przekształcenia MRSA w bakterie wrażliwe na metycylinę. - Samozestawiające się siRNA w warunkach in vivo chroni myszy przed śmiertelną infekcją MRSA – potencjalna aplikacja kliniczna
Aby wywołać produkcję egzosomów w organizmie, autorzy badania zastosowali dożylną iniekcję plazmidu kodującego wszystkie istotne geny konieczne do produkcji określonego siRNA u myszy. W wyniku tego proces wątroba zwierząt syntetyzowała egzosomy zawierające kompleks siRNA-AGO2 (siMecA-Exos), które skutecznie atakowały MRSA. Odkrycie to ma ogromne znaczenie kliniczne, ponieważ sugeruje możliwość zastosowania tej metody w leczeniu zakażeń wielolekoopornych bakterii u ludzi. - Transport małych RNA-AGO2 przez egzosomy oraz wyciszanie genów bakteryjnych mogą stanowić naturalny mechanizm regulacji mikrobioty przez komórki ssaków
Mechanizm ten został wykazany w modelu leczenia infekcji MRSA poprzez dostarczanie siMecA-Exos produkowanych w wątrobie myszy. Dodatkowo, egzosomalne RNAi może działać nawet w przypadku niedoskonałego dopasowania sekwencji, co sugeruje, że egzosomalne miRNA mogą regulować geny bakteryjne podobnie jak siRNA. Istnieje hipoteza, że organizm ssaka może wykorzystywać egzosomy do transportowania biologicznie czynnych cząsteczek do mikrobioty w celu międzygatunkowej komunikacji i regulacji w warunkach fizjologicznych.
Źródło: Cell Reports Medicine, Nanjing University School of Life Sciences
