#pokolenieNCN – Agata Starosta: Szukamy wytrychów w bakteriach

Pokolenie NCN to badaczki i badacze, których praca poszerza wiedzę i wpływa na nasze życie – służy zdrowiu, środowisku, rozwojowi technologii i lepszemu rozumieniu świata. Bohaterką 6. odcinka jest dr hab. Agata Starosta, biolożka molekularna, profesorka w Instytucie Biochemii i Biofizyki PAN. 

Badaczka przez kilkanaście lat pracowała naukowo w Niemczech i Wielkiej Brytanii, dziś kieruje zespołem badającym podstawowe procesy życiowe bakterii w IBB PAN.

Słabe punkty bakterii

Bakterie kojarzą się głównie z chorobami, tymczasem większość z nich jest nieszkodliwa, a wiele wręcz niezbędnych. To one tworzą glebę, oczyszczają środowisko i pomagają wytwarzać żywność, a bakterie zamieszkujące nasze jelita wpływają na to, jak funkcjonujemy. Ich pożyteczną rolę nauka doceniła stosunkowo niedawno – pokazało ją odkrycie probiotyków w latach 60. i 70. XX wieku, a później sekwencjonowanie mikrobiomów.

Agata Starosta bada biosyntezę białek – proces podstawowy dla każdej żywej komórki. Pracuje na laseczce siennej (Bacillus subtilis) i szuka w niej miejsc, w których bakterie różnią się od komórek człowieka. Takie różnice nazywa „wytrychami”: pojedyncze białka działające inaczej niż u nas mogą posłużyć do projektowania antybiotyków, które unicestwiają patogeny wtedy, gdy jest to potrzebne, pozostawiając w spokoju bakterie pożyteczne.

Tego samego procesu zespół badaczki szuka również w bakteriach z Antarktydy, pochodzących ze stacji Arctowskiego, którą prowadzi IBB PAN. Stacja działa od niemal pięćdziesięciu lat, a zgromadzona tam kolekcja obejmuje szczepy z miejsc, które już nie istnieją – na przykład ze stopniałych lodowców. Są w dużej mierze niezbadane, a części z nich nie dałoby się dziś pozyskać ponownie.

Jak jej zespół zmienił podręczniki

W szkole uczy się, że u bakterii transkrypcja i translacja są sprzężone – rybosom odczytuje informację z RNA tuż za polimerazą, która przepisuje ją z DNA. Uchodziło to za cechę charakterystyczną bakterii, mającą zapewniać im szybkie i sprawne wytwarzanie białek. Zespół Agaty Starosty pokazał jednak, że w laseczce siennej oba procesy nie zawsze są sprzężone i mogą zachodzić w różnych miejscach komórki, podobnie jak w organizmach wyższych. Dzięki temu bakteria może precyzyjniej regulować, jakie białka wytwarza i gdzie – na przykład, gdy brakuje jej pożywienia albo gdy w środowisku pojawiają się stresogeny. Jedna z hipotez zespołu brzmi, że laseczka sienna może być dalekim krewnym komórek eukariotycznych.

Od słabego punktu do leku

Gdy słaby punkt zostaje zidentyfikowany, zespół testuje, czy cząsteczki z bibliotek chemicznych potrafią się z nim związać i zablokować badany proces – to punkt wyjścia do prac nad nowym lekiem. W jednym z projektów, prowadzonych we współpracy z firmą farmaceutyczną, badania podstawowe zespołu pozwoliły wytypować cząsteczki, które trafiły do dalszych prac rozwojowych. Powstały lek jest dziś dostępny na rynku.

Poszukiwanie kolejnych słabych punktów ma konkretny cel. Im więcej antybiotyków stosujemy – w medycynie, ale też w rolnictwie, skąd trafiają do wód i gleby – tym silniej działa presja sprzyjająca bakteriom opornym. Dziś antybiotykooporność odpowiada za więcej zgonów rocznie niż malaria i AIDS razem wzięte, a opracowanie nowego antybiotyku zajmuje około dziesięciu lat – w tym czasie bakterie zdążają niekiedy nauczyć się sobie z nim radzić. Dlatego wciąż potrzebne są nowe punkty zaczepienia.

Wybrane wypowiedzi

Bakterie rządzą nami

Jak się mówi, że ma się to uczucie w jelitach, czyli po angielsku gut feeling, to one naprawdę wysyłają nam sygnały. Wiele sygnałów, które sterują naszym życiem, naszym funkcjonowaniem, to właśnie bakterie.

Spotkanie z biologią

Moje pierwsze spotkanie z biologią było, gdy jako dziecko zachorowałam na anginę, która nie chciała się wyleczyć żadnymi antybiotykami. Dostałam wtedy antybiotyk, który był w fazie badań klinicznych. To była azytromycyna, którą później zajmowałam się między innymi w czasie doktoratu. Jakieś koło się zatoczyło.

Co ją fascynuje

Sama translacja jest absolutnie fantastycznym i fascynującym procesem. Jest dla mnie nieodgadnione, dlaczego właściwie jest tak bardzo pomijana, chociaż to jest proces fundamentalny i jeden z najważniejszych procesów dla antybiotyków.

Czym jest NCN dla badaczki

Grant NCN pozwolił mojemu zespołowi przenieść się do Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN, w którym mogliśmy realizować wszystko, na co mieliśmy pomysł. NCN daje nam tę namiastkę stabilności. Pozwala zajmować się tym, co sprawia nam ogromną przyjemność, a jednocześnie zmieniać to, jak ta biologia jest rozumiana.