I den andra av två högprofilerade artiklar som publicerats de senaste veckorna, Saint Louis University forskare Mee-Ngan F. Yap, Ph.D., i samarbete med laboratorierna för 2009 års nobelpristagare i kemi Ada Yonath vid Weizmann Institute of Science och Alexey Amunts vid Stockholms universitet, beskriv i Naturkommunikation ny information om strukturen på Staphylococcus aureus (eller Staph) viloläge 100S ribosomer, avslöja hemligheter om hur de stänger av proteinbiosyntesen för att spara energi och överleva under stressiga förhållanden.

Ribosomer översätter genetisk kod till proteiner. Dock, proteinsyntes förbrukar mycket energi, och under stressiga förhållanden, såsom begränsad tillgång till näringsämnen, antibiotikastress eller värdkolonisering, vissa celler kan undertrycka translationsprocessen för att spara energi och hjälpa till att överleva. I bakterier, ribosomer gör detta genom att byta till en inaktiv form som kallas hibernerande 100S-ribosom.

100S-komplexet - sammanfogade tvillingar av 70S-komplex - identifierades först i bakterier för över 50 år sedan. Staphs kusin, Escherichia coli (E. coli) bakterier, tenderar att bilda den inaktiva 100S-strukturen när näringsresurserna är knappa och återgår till den aktiva 70S-strukturen inom några minuter efter att färska näringskällor har dykt upp. Gram-positiva bakterier som Staph, å andra sidan, innehåller 100S-strukturer konstant, även när det finns gott om näringsämnen.

Käft, som är biträdande professor i biokemi och molekylärbiologi vid Saint Louis University, säger att skillnaden mellan hur de två bakterierna övervintrar är oväntad och antyder att Staph och andra grampositiva bakterier bildar sin viloläge, 100S-komplex på ett artspecifikt sätt.

"I E. coli, två proteinfaktorer, RMF och HPF, behövs för att gå in i den inaktiva fasen, " sa Yap. "Men bara ett protein, HPF, behövs för Staph.

"E. coli RMF och HPF sammanför de två 70S genom att omvandla formen av 70S-komplex till två kompatibla pusselbitar utan direkt kontakt mellan de två proteinfaktorerna. Däremot Staph HPF häftar de två 70S genom att direkt fästa två kopior av HPF. Som ett resultat, E. coli 100S ribosomen är kopplad "head-to-head" medan Staph 100S ribosomen drivs "sida vid sida".

"Den distinkta formen av 100S ribosomer verkar vara artspecifik. När vi slår ut HPF och eliminerar den i Staph, de kan inte överleva lika bra och de är mindre smittsamma."

Genom att hämma bildandet av Staphs vilolägesfas, forskare kanske kan upptäcka en unik Gram-positiv-specifik antibakteriell behandling.

"I det långa loppet, vi kanske kan rikta in oss på Staph eller andra grampositiva bakterier med detta artspecifika tillvägagångssätt, " sa Yap. "Detta kan göra det till ett bra mål för narkotika."