Раскрыта тайна устойчивых к лекарствам бактерий
Исследователи обнаружили, как грамотрицательные бактерии, которые вызывают лекарственно-устойчивую пневмонию, инфекции кровотока и инфекции хирургических участков у госпитализированных пациентов, завершают формирование важнейшего компонента своей внешней мембраны, которая защищает эти патогены от атак иммунной системы и антибиотиков. Новые результаты могут ускорить разработку новых лекарств для борьбы с этими потенциально смертоносными бактериями, являющимися источником бесчисленных инфекций в медицинских учреждениях по всему миру.
Исследование было опубликовано онлайн в журнале Nature.
"Ранее мы знали, что грамотрицательные бактерии строят свою внешнюю мембрану из двух основных небелковых компонентов - липидов и сахаров, которые вместе образуют непроницаемый барьер. Недостающим звеном было то, как этот липополисахаридный компонент собирается вместе", - говорит Филиппо Манчиа, доктор философии, один из руководителей исследования и профессор физиологии и клеточной биофизики в Колледже врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета.
Используя новейшую одночастичную криоэлектронную микроскопию, Манчиа и его коллеги смогли определить структуру фермента, который соединяет липиды и сахара (так называемая О-антигенная лигаза), в двух различных функциональных конфигурациях. Затем, объединив генетические, биохимические и молекулярно-динамические эксперименты, команда узнала, как фермент располагает липиды и сахара таким образом, чтобы они могли соединиться и образовать защитную мембрану.
Липополисахаридный компонент внешней мембраны имеет решающее значение для выживания грамотрицательных бактерий. "Если бы вы могли заблокировать его сборку, то сделали бы бактерии более чувствительными к антибиотикам и более уязвимыми для иммунной системы", - говорит Манчиа.
Строительство этой мембраны - непрерывный процесс, который начинается с момента образования грамотрицательных бактерий и продолжается по мере естественного разрушения мембраны и необходимости ее восстановления. "Это означает, что у нас будет много возможностей нарушить мембрану, а не только на одном этапе жизненного цикла бактерии", - говорит Манчиа.
После выявления структуры фермента, который выполняет последний и критический шаг в сборке липополисахаридных барьеров у устойчивых к лекарствам бактерий, исследователи могут приступить к разработке лекарств, подавляющих биосинтез этой защитной мембраны.
