Bakterite maailm on äärmiselt mitmekesine ja neil on inimorganismi normaalse toimimise tagajana tähtis roll. Teisalt võivad paljud bakterid põhjustada raskeid ja korduvaid haigusi, mis panevad proovile meditsiinisüsteemi ja teevad inimeste elu keeruliseks. Seetõttu arendavad teadlased üle kogu maailma uusi ja nutikaid lahendusi, mille abil nakkustega võidelda.

Bakterite genoomis on mitmeid regulatoorseid geene, millest mõned moodustavad ka geenipaare. Üks teadlastele huvi pakkuvatest paaridest paistab silma toksiinide ja antitoksiinide tootmise poolest. Sisuliselt tähendab see, et bakterid suudavad toota raku sees ühelt poolt toksiini ehk mürki, mis pidurdab raku eluvõimet ja kasvu, ning teiselt poolt selle vastumürki ehk antitoksiini, mis pidurdab või peatab täielikult toksiini toime.

Nähtust nimetatakse toksiin-antitoksiin süsteemiks ning need on olulised bakterite elutegevuse reguleerimisel. Arvatakse, et nende toimega manipuleerimine võib aidata antibakteriaalsete ravimeetodite väljatöötamisel.

Bakterite mitmekesisus tähendab aga ühtlasi seda, et toksiine ja toimemehhanisme on väga palju. Seetõttu on ka palju toksiin-antitoksiin-süsteeme, mille kohta teatakse veel võrdlemisi vähe. Nende uurimist raskendab asjaolu, et toksiinide ja antitoksiinide tootmise eest vastutavaid geene on keeruline leida.

Nüüdseks on aga bakterite toksiin-antitoksiin-süsteemide uurimiseks Umeå Ülikooli teaduri Gemma Atkinsoni eestvedamisel välja töötatud arvutuslik tööriist FlaGs. See suudab lisaks teadaolevate süsteemide analüüsimisele ennustada arvutuste põhjal edukalt ka täiesti uusi süsteeme.

Tööriista abil on juba tehtud katseid nii Umeå Ülikoolis kui ka Tartu Ülikoolis molekulaarse mikrobioloogia vanemteaduri Vasili Hauryliuki ja antimikroobsete ainete tehnoloogia professori Tanel Tensoni eestvedamisel. Viimaste aastate jooksul on teadlased loonud suure ning kiiresti kasvava toksiinide ja antitoksiinide andmekogu, mida nende sõnul võib võrrelda lausa loomaaiaga.

Hauryliuki sõnul lisandub sellesse pidevalt uusi põnevaid toksiine ja antitoksiine. "Näiteks oleme kindlaks teinud antitoksiinide perekonna, mis on evolutsiooni käigus omandanud neutraliseeriva toime tuhandete toksiinide vastu. Seda universaalset perekonda saab edukalt kasutada mitmete bakteriaalsete haiguste raviks," rääkis Hauryliuk.

Teadlased andsid antitoksiini perekonnale Kreeka jumalanna järgi nime Panacea. Kuigi uus lahendus on uuirjate hinnangul äärmiselt võimas ja paljulubav, on veel palju, mida ei teata: kuidas need antitoksiinid töötavad, milline on nende ülesehitus ja kas leidub ka teisi sarnaseid perekondi, mis võiksid omandada toksiine neutraliseeriva toime.

Tänu teadlaste väljatöötatud arvutuslikule tööriistale leitakse vastused neile ja paljudele teistele küsimustele. Selle abil leitud toksiin-antitoksiin-süsteeme analüüsitakse ja tehakse kindlaks nende toimemehhanismid. Nõnda pannakse alus läbimurdele toksiin-antitoksiin-süsteemide uurimisel, mis omakorda võimaldab saadud teadmisi meditsiinis rakendada.

Toksiin-antitoksiin-süsteeme saab sisuliselt kasutada molekulaarsete lülititena. See tähendab, et nende abil on võimalik bakterite kasvu kontrollida ehk lülitada see vajadust mööda kas sisse või välja. Lisaks võib uus lahendus leida rakendust meditsiiniliselt oluliste valkude tootmisel bakterite abil.