Ахиллесова пята: микробиологи выяснили, как пробить «броню» болезнетворных бактерий

Выносливость бактерий, благодаря которой они не только выживают в самых разных средах, но и успешно противостоят многим медицинским препаратам, обеспечивается их уникальной клеточной оболочкой. Это своего рода броня, пробить которую не так-то просто. Но теперь исследователи из Гарвардского университета (США) нашли ахиллесову пяту хитрых микроорганизмов.На протяжении десятилетий учёным было известно лишь об одном классе белков, входящих в состав клеточной стенки бактерий. Однако в 2016 году американские учёные обнаружили ещё один тип белков под названием RodA, которые регулируют клеточное деление и клеточную форму, но также имеют секретный навык – участвуют в строительстве бактериальных оболочек из полисахаридов и аминокислот.Именно на внешней поверхности белка RodA специалисты разглядели уязвимое место. Один из ведущих авторов исследования Дэвид Раднер (David Rudner) поясняет, что этим местом является так называемый дискретный карман в молекулярной структуре белка. Он-то и станет целью новых лекарств.Как отмечается в пресс-релизе, RodA принадлежит к белковому семейству, известному как SEDS, которое присутствует почти во всех бактериях. Эта вездесущность делает такие белки идеальными мишенями для новых высокоэффективных антибактериальных препаратов широкого спектра действия, пишут авторы.В ходе экспериментов они смогли изменить структуру белка у двух видов бактерий – кишечной и сенной палочки. Выбрали их неслучайно: во-первых, эти бактерии хорошо изучены, во-вторых, они являются одними из самых опасных патогенов, которые вызывают серьёзные инфекции.Кроме того, это представители различных типов бактерий – грамположительных и грамотрицательных. Отличаются они строением клеточной стенки: первые (к которым относится сенная палочка) имеют однослойную оболочку, а у вторых (как в случае с кишечной палочкой) присутствует ещё и вторая, внешняя мембрана. Поэтому учёным было важно понять, подействует ли их метод сразу на оба типа микроорганизмов.Команда обнаружила, что даже небольшие структурные изменения в полости RodA (том самом «кармане») вызывали нарушение работы белка, что, в свою очередь, приводило к набуханию и разрыву бактерий. Логично предположить, что медицинский препарат, предназначенный для запуска той же реакции, будет эффективным антибиотиком.»Химическое соединение – ингибитор, который связывается с этим карманом, – будет препятствовать способности белка синтезировать и поддерживать бактериальную стенку. По сути, это взлом, который ослабляет всю клетку и в конечном итоге заставляет её умереть», — уточняет Раднер.[embedded content]Его коллега и соавтор работы Томас Бернхардт (Thomas Bernhardt), комментируя новый метод борьбы с бактериями, обращает внимание на «красоту супер-фундаментальных научных открытий». Если метод работает на основном, фундаментальном уровне у одного вида (неважно, бактерии это или что-то другое), то, скорее всего, он сработает и с остальными, заключает учёный.Команда отмечает, что самым сложным этапом этой работы стало выявление структуры белка RodA, который ранее не был описан и не имеет пока что «молекулярных братьев». При его изучении специалисты использовали рентгеновскую кристаллографию – метод визуализации, который показывает молекулярную архитектуру кристаллов белка на основе картины рассеянных рентгеновских лучей.Ну а следующим шагом станет практические применение открытия – создание нового класса антибактериальных препаратов, которые, возможно, помогут и в борьбе с супербактериями.Научная статья по итогам работы была опубликована в журнале Nature.Добавим, что ранее универсального общего предка бактерий и архей впервые воссоздали в лаборатории..