Ученые близки к созданию нового поколения антибиотиков

Исследователи из Университета Ист-Англии (University of East Anglia, Великобритания) приблизились к решению проблемы антибиотикоустойчивости. Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature, раскрывает механизм, с помощью которого антибиотикоустойчивые клетки бактерий поддерживают защитный барьер.

Полученные результаты открывают дорогу новой волне препаратов, поражающих супербактерий, разрушая их защитные клеточные стенки, а не атакуя сами микроорганизмы. Это означает, что в будущем у бактерий вообще может перестать развиваться устойчивость к антибиотикам. Раскрытие этого механизма также может способствовать продвижению в исследовании нарушений в клетках человека, связанных с такими заболеваниями, как диабет, болезнь Паркинсона, а также другими нейродегенеративными заболеваниями.

Научная группа, поддержанная фондом Wellcome Trust (Великобритания), использовала синхротрон Diamond Light Source для исследования грамотрицательных бактерий. Diamond испускает интенсивное световое излучение, яркость которого в 10 млрд. раз превышает солнечную, что позволяет ученым исследовать практически любой материал с точностью до атомов.

Грамотрицательные бактерии особенно устойчивы к антибиотикам (по сравнению с грамположительными) благодаря наличию у них дополнительной наружной мембраны над клеточной стенкой. Эта мембрана защищает их клетки от атаки иммунной системы человека и антибиотиков, позволяя патогенной бактерии выжить. Но удаление этого барьера делает бактерию уязвимой и приводит к гибели.

Исследовательская группа ранее уже нашла «ахиллесову пяту» наружной мембраны, однако до недавнего времени было неизвестно, как этот защитный барьер строится и поддерживается.

«Множественная устойчивость бактерий к препаратам, также известная как антибиотикоустойчивость, является международной проблемой здравоохранения. Многие современные антибиотики становятся бесполезными, вызывая сотни тысяч летальных исходов ежегодно. Число супербактерий возрастает с неожиданной скоростью», – говорит ведущий исследователь профессор Чанджиан Дон (Changjiang Dong) из Медицинской Школы Норвич (Norwich Medical School) при Университете Ист-Англии.

«Грамотрицательные бактерии являются одними из наиболее сложных для контроля из-за высокой устойчивости к антибиотикам. Все грамотрицательные бактерии обладают дополнительной защитной мембраной. Бета-цилиндрические белки формируют «ворота» в мембране для импорта питательных веществ и секреции важных биологических молекул. Машинерия сборки бета-цилиндров (beta-barrel assembly machinery, BAM) ответственна за строительство ворот мембраны. Ее остановка приводит к гибели бактерии», – поясняет Дон.

Ученые исследовали грамотрицательную бактерию E.coli, в которой машинерия сборки бета-цилиндров состоит из пяти субъединиц – BamA, BamB, BamC, BamD и BamE. Научную группу интересовало, как именно эти субъединицы работают совместно, встраивая другие мембранные белки в наружную мембрану или клеточную стенку.

«Мы раскрыли полную структуру машинерии сборки бета-цилиндров в двух состояниях – начальном и конечном. Мы обнаружили, что пять субъединиц формируют кольцевую структуру и работают совместно для встраивания белков в наружную мембрану с использованием нового механизма ротации и вставки. Наша работа впервые описала целый BAM комплекс, что открывает путь к разработке препаратов нового поколения. BAM абсолютно необходим для выживания грамотрицательных бактерий. Субъединица BamA располагается на внешней мембране и открыта для воздействия, что может стать отличной мишенью для новых препаратов», – говорит профессор Дон.

«В митохондриях человека сходный комплекс называется комплексом машинерии сортировки и сборки (sorting and assembly machinery complex, SAM) и несет ответственность за строительство белков наружной мембраны в наружной мембране митохондрий. Нарушения функционирования белков наружной мембраны митохондрий связаны с такими заболеваниями, как диабеты, болезнь Паркинсона, а также другими нейродегенеративными заболеваними, потому мы надеемся, что эта работа поможет найти новый подход и к исследованию заболеваний человека», – поясняет исследователь.

фото: Dreamstime

По материалам University of East Anglia

Ссылка: http://cbio.ru/page/43/id/5890/

Оцените, пожалуйста, эту новость:

  • Рейтинг2.8416886543536/5 Звезд
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Rambler's Top100
Первый Санкт-Петербургский Государственный Медицинский Университет, Кафедра клинической фармакологии и доказательной медицины. © 2007-2015. При использовании материалов сcылка на кафедру клинической фармакологии и доказательной медицины обязательна.
Query time: 0.0013 s Query count: 2 Total time:0.0580 s Source: cache