Ученые выяснили, почему некоторые антибиотики так эффективны
Исследование механизмов синтеза белка позволило команде из Принстонского университета понять, почему некоторые классы антибиотиков настолько эффективны. Также они обнаружили, как один белок защищает от гибели клетки, что проливает свет на естественный противораковый процесс.
В исследовании, опубликованном 7 августа в журнале Science, Томас Силхави и аспирантка Джона ван Стелтен вместе с двумя швейцарскими коллегами раскрыли механизм высокой летальности широко используемых уже 50 лет антибиотиков — тетрациклина и хлорамфеникола — для некоторых штаммов бактерий.
Проще говоря, эти препараты закупоривают систему.
Ученые изучали механизм, с помощью которого белки производятся в цитоплазме бактерии и транспортируются к месту назначения. Белки выходят из цитоплазмы через микроскопические каналы — транслокаторы.
Иногда белки сворачиваются и застревают в транслокаторе, как спагетти с узлом. Когда это происходит, бактериальная клетка атакует закупоренный транслокатор, уничтожая его.
Ученые задались вопросом, что произойдет, если в цитоплазму попадут антибиотики, предназначенные для борьбы с бактериями.
Оказалось, что тетрациклин и хлорамфеникол заставляют рибосомы (белковые фабрики клетки) останавливаться на середине процесса синтеза белка. Частично построенные белки остаются прикрепленными к рибосоме и закупоривают транслокатор.
«Это очень похоже на закупорку транслокатора свернутым белком, и, конечно же, это также вызывает разрушение транслокатора», — сказал Силхави.
Это открытие объясняет, почему эти антибиотики быстрее убивают одни виды бактерий, чем другие. Если у бактерии изначально меньше транслокаторов, она более уязвима для такой атаки.
«Наша работа выявила новую причину, по которой эти антибиотики летальны для бактерий, что может объяснить более ранние наблюдения», — сказала ван Стелтен.
Исследование также дало второй важный результат. Когда транслокаторы забивались, они испускали молекулярный сигнал (стресс-ответ), который привлекал разрушительный фермент FtsH-протеазу. В норме он разрушает закупоренные транслокаторы, способствуя гибели клетки.
Однако ученые обнаружили, что увеличение количества белка YccA в бактериальной клетке защищало транслокаторы от атак FtsH. Белок YccA очень похож на человеческий белок Bax Inhibitor-1 (BI-1), который представляет большой интерес для исследователей рака, поскольку его нарушение способствует росту опухоли.
«Мы определили, как YccA работает, предотвращая гибель бактерий от стресса. Мы надеемся, что эта новая информация прольет свет на механизм работы BI-1 у людей», — сказала ван Стелтен.
Источник: Princeton University