Forskare vid Caltech har upptäckt hur virus infekterar bakterier genom att inaktivera ett nyckelprotein kallat MurJ, som är essentiellt för cellväggsbyggnad. Denna mekanism, avslöjad genom högupplöst bildtagning, antyder en ny strategi mot antibiotikaresistenta superbakterier. Resultaten belyser konvergent evolution hos orelaterade virus som blockerar MurJ på liknande sätt.
Antibiotikaresistens utgör ett växande hot, med bakterier som snabbt utvecklas mot befintliga behandlingar. Endast i USA dör tiotusentals årligen av sådana infektioner, ett antal som stadigt ökar. Som Bil Clemons, Arthur och Marian Hanisch Memorial Professor i biokemi vid Caltech, förklarar: «Evolutionen är kraftfull, och hos bakterier utvecklas resistens mot antibiotika snabbt. Det innebär att vi nu hanterar bakterier som är resistenta mot alla mediciner vi har.» Forskare har länge riktat in sig på peptidoglykanbiosyntesvägen, unik för bakterier och frånvarande i humana celler. Clemons noterar: «Peptidoglykan är en unik egenskap hos bakterier, vilket gör det till en attraktiv måltavla för antibiotika.» Viktiga protein i denna väg inkluderar MraY, MurG och MurJ, som transporterar byggstenar över bakteriemembranet. Även om antibiotika som penicillin stör senare stadier finns inga godkända läkemedel som direkt hämmar dessa tre protein ännu. Bakteriofager, virus som infekterar bakterier, ger ledtrådar. För att undkomma värdceller måste fager tränga igenom peptidoglykanlagret. Clemons labb studerade små fager med single-gene lysis-proteiner (Sgls). Tidigare arbete identifierade SglM och SglPP7 som blockerar MurJ, en flippas som flyttar peptidoglykanprekursorer. Med kryo-elektronmikroskopi visualiserade Yancheng Evelyn Li hur dessa Sgls binder till en fåra i MurJ, låsande det i en utåtvänd konformation och stoppande transporten. Li säger: «Det är tydligt att båda dessa Sgls binder till MurJ i en utåtvänd konformation, låsande det på denna position.» Denna exponerade form kan underlätta läkemedelstillgång. Anmärkningsvärt avslöjade analys av ett annat fagenom SglCJ3, som hämmar MurJ identiskt trots ingen evolutionär släktskap – ett fall av konvergent evolution. Clemons säger: «Dessa peptider, som saknar evolutionära kopplingar till varandra, har båda kommit på hur man riktar sig mot MurJ på ett mycket liknande sätt. Vi blev förvånade!» Teamet, inklusive Li, Grace F. Baron och samarbetspartners från Texas A&M, publicerade resultaten i Nature den 26 februari 2026, med titeln «Convergent MurJ flippase inhibition by phage lysis proteins.» Finansiering kom från Chan Zuckerberg Initiative, National Institutes of Health m.fl. Detta arbete understryker fagernas potential att inspirera nya antibiotika genom att utnyttja bakteriers sårbarheter.
