גילוי האנטיביוטיקה היה מהפכה, אשר שינתה את פני הרפואה ואיפשרה להציל את חייהם של מיליוני אנשים. אך במקביל להתפתחות האנטיביוטיקה הופיעו גם חיידקים עמידים בפני אנטיביוטיקה. העמידות בפני אנטיביוטיקה מהווה כעת איום קשה על בריאות הציבור, ודורשת פיתוח של אנטיביוטיקות חדשות. ואולם, תהליך הפיתוח של אנטיביוטיקות חדשות איטי מאוד, ואילו עמידויות חדשות מתפתחות מהר מאוד. מטרת המחקר שלנו היא להבין את מנגנוני העמידות, ולהיעזר בידע זה כדי להתגבר עליהם. אחד המנגנונים התאיים המקנים עמידות הוא סילוק האנטיביוטיקה מהתא על ידי חלבונים נַשָאים. נשאים רב-תרופתיים הם חלבונים המזהים מגוון רחב של תרכובות, קושרים אותן ומסלקים אותן מהתא באופן פעיל, וכך מורידים את ריכוזן בתא. קבוצת המחקר שלנו מתמקדת בנשאים מסוג זה ומנסה לפענח את מנגנון הפעולה שלהם, כדי לפתח שיטות חדשות להתגבר על התפתחות העמידות לאנטיביוטיקות. במסגרת המחקר אנו משלבים מודלים מבניים עם גישות אבולוציוניות, אשר איפשרו לנו לזהות שני קצוות בהתפתחות האבולוציונית של הנשאים: בקצה אחד נמצא הנשא הווסיקולרי למונואמינים. זהו חלבון הנמצא במערכת העצבים של יונקים ומוצאו מחלבונים חיידקיים, וכפי שמעיד שמו, הוא מעביר חומרים הנקראים מונואמינים. בקצה האחר של קשת ההתפתחות האבולוציונית של הנשאים נמצא EmrE, נשא חיידקי אשר אופיין כ"מאובן מודרני". נוסף על המחקר העוסק בנשאים יחידים, מצאנו כי נשאים רב-תרופתיים פועלים יחדיו ליצירת רשת מתואמת. מערכת מודל שאנו חוקרים כוללת 20 חלבונים שונים, המתפקדים, בנפרד או כחלק מקומפלקסים, כנשאים רב-תרופתיים. חלבונים אלו מקנים לחיידקים עמידות כנגד טווח רחב של תרכובות שונות, כאשר כל חלבון מזהה טווח שונה מעט של תרכובות. אנחנו הראינו כי לעיתים חלבונים אלו מסוגלים אף לחפות זה על זה, ולספק עמידות לחומרים זהים. יכולת זו חשובה, כמובן, במצב שבו אחד הנשאים מפסיק לתפקד. כך נוצר מארג יעיל של חלבונים, המונעים הצטברות של חומרים רעילים בריכוזים גבוהים בתוך תא החיידק. כדי לפתח אסטרטגיות וכלים אשר יאפשרו לנו להתגבר על התפתחות עמידות לאנטיביוטיקות, אנו זקוקים להבנה מעמיקה של כלל חלקי מנגנון העמידות. הממצאים שלנו, המדגימים רשת של שיתופי פעולה המובילה לעמידות, מספקים נתיבים חדשים למלחמה בהתפתחות העמידות: מתקפה על מארג החלבונים, במקום על חלבון בודד. הזווית האבולוציונית במחקר שלנו תדגים את המהירות שבה הנשאים משתנים ומתפתחים, ואת משך חלון ההזדמנויות שבו ניתן לתקוף נשאים בודדים בטרם ישתנו.