Studi Menjelaskan Bagaimana Bakteri Mengembangkan Resistensi Terhadap Antibiotik
Studi Menjelaskan Bagaimana Bakteri Mengembangkan Resistensi Terhadap Antibiotik – Mempelajari bagaimana bakteri memasukkan DNA asing dari virus yang menyerang ke dalam proses pengaturan mereka sendiri, Thomas Wood, profesor di Artie McFerrin Department of Chemical Engineering di Texas A&M University, mengungkap rahasia salah satu sistem kekebalan paling primitif di alam.
Studi Menjelaskan Bagaimana Bakteri Mengembangkan Resistensi Terhadap Antibiotik
hospitalmicrobiome – Temuannya, yang muncul di “Nature Communications,” sebuah publikasi multidisiplin yang didedikasikan untuk penelitian di semua bidang ilmu biologi, fisika dan kimia, menjelaskan bagaimana bakteri selama jutaan tahun mengembangkan resistensi terhadap antibiotik dengan mengkooptasi DNA virus musuh alami mereka. Pertempuran antara bakteri dan virus pemakan bakteri, Wood menjelaskan, telah berlangsung selama jutaan tahun, dengan virus mencoba mereplikasi diri dengan satu pendekatan menyerang sel bakteri dan mengintegrasikan diri ke dalam kromosom bakteri.
Baca Juga : Perangkat Lunak Deep Learning Membantu Mengidentifikasi Bakteri Pada Gambar Mikroskop
Ketika ini terjadi, bakteri membuat salinan kromosomnya, yang mencakup partikel virus. Virus kemudian dapat memilih di lain waktu untuk mereplikasi dirinya sendiri, membunuh bakteri-mirip dengan bom waktu, kata Wood. Namun, hal-hal dapat menjadi sangat salah bagi virus karena mutasi acak tetapi berlimpah yang terjadi di dalam kromosom bakteri. Setelah mengintegrasikan dirinya ke dalam kromosom bakteri, virus juga mengalami mutasi, dan beberapa mutasi ini, Wood menjelaskan, membuat virus tidak dapat mereplikasi dan membunuh bakteri.
Dengan campuran materi genetik baru yang beragam ini, kata Wood, bakteri tidak hanya mengatasi niat mematikan virus tetapi juga berkembang pada tingkat yang lebih besar daripada bakteri serupa yang belum memasukkan DNA virus. “Selama jutaan tahun, virus ini menjadi bagian normal dari bakteri,” kata Wood. “Ini membawa trik baru, gen baru, protein baru, enzim baru, hal-hal baru yang dapat dilakukannya. Bakteri belajar bagaimana melakukan sesuatu dari ini.
“Apa yang kami temukan adalah bahwa dengan DNA virus baru yang telah terperangkap selama jutaan tahun di dalam kromosom, sel telah menciptakan sistem kekebalan baru,” catat Wood. “Ia telah mengembangkan protein baru yang memungkinkannya melawan antibiotik dan hal-hal berbahaya lainnya yang mencoba mengoksidasi sel, seperti hidrogen peroksida. Sel-sel yang memiliki serangkaian trik virus baru ini tidak mati atau tidak mati dengan cepat.”
Memahami pentingnya DNA virus bagi bakteri mengharuskan tim peneliti Wood untuk menghapus semua DNA virus pada kromosom bakteri, dalam hal ini bakteri dari strain E. coli. Tim Wood, yang dipimpin oleh peneliti postdoctoral Xiaoxue Wang, menggunakan apa yang dapat digambarkan sebagai “gunting enzimatik” untuk “memotong” sembilan tambalan virus, yang secara tepat menghilangkan 166.000 nukleotida. Setelah tambalan virus berhasil dihilangkan, tim memeriksa bagaimana sel bakteri berubah. Apa yang mereka temukan adalah sensitivitas yang meningkat secara dramatis terhadap antibiotik oleh bakteri.
Sementara Wood mempelajari efek ini pada bakteri E. coli, dia mengatakan proses serupa telah terjadi dalam skala besar dan luas, mencatat bahwa DNA virus dapat ditemukan di hampir semua bakteri, dengan beberapa strain yang memiliki sebanyak 20 persen DNA virus dalam kromosom mereka.
“Untuk menempatkan ini dalam perspektif, untuk beberapa bakteri, seperlima dari kromosom mereka berasal dari musuh mereka, dan sampai penelitian kami, sebagian besar orang telah mengabaikan untuk mempelajari 20 persen dari kromosom itu,” kata Wood. “DNA virus ini diyakini diam dan tidak penting, tidak berdampak banyak pada sel.
“Studi kami adalah yang pertama menunjukkan bahwa kita perlu melihat semua bakteri dan melihat partikel virus lama mereka untuk melihat bagaimana mereka mempengaruhi kemampuan bakteri saat ini untuk menahan hal-hal seperti antibiotik. Jika kita dapat mengetahui bagaimana sel lebih resisten terhadap antibiotik karena DNA tambahan ini, kita mungkin dapat membuat antibiotik baru yang efektif.”
