Антимикробные вещества, производимые археями, могут убивать бактерии

В условиях растущей устойчивости бактерий к антибиотикам и другим антибактериальным средствам существует острая потребность в альтернативах. В исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology, Тобиас Варнеке и его коллеги из Оксфордского университета и Лаборатории медицинских наук MRC (Великобритания) обнаружили неиспользуемый источник антимикробных веществ, производимых археями — одноклеточными организмами, составляющими один из трёх доменов жизни (два других — бактерии и эукариоты, к которым относимся и мы).

Микробы постоянно конкурируют за пространство и ресурсы и выработали различные химические средства защиты от других видов. Все наши антибиотики изначально происходят из этих защитных систем, хотя исторически исследователи изучали арсеналы только бактерий и грибов.

Существует более 20 000 видов архей, и эти клетки часто живут в окружении ещё более многочисленных видов бактерий. Исследователи предположили, что для выживания археи должны иметь способы конкурировать с бактериями, что представляет собой неисследованное хранилище антимикробных веществ.

Учёные проанализировали геномы более 3700 видов архей в поисках генов, кодирующих белки, которые потенциально можно использовать против бактерий. Они сосредоточились на белках, способных разрезать молекулу пептидогликана — важнейшего компонента клеточных стенок бактерий. Подавляющее большинство архей не имеют пептидогликана, поэтому такие белки нужны им только для микробной войны.

Эти белки были обнаружены у 5% изученных видов архей, причём у некоторых видов было несколько типов таких белков. В лаборатории исследователи проверили эффективность некоторых из этих белков и обнаружили, что они успешно убивают бактерии. Они также изучили структуры белков, что показало: многие из них действуют вне клетки, а у некоторых архей даже есть компоненты системы инъекции, которая может напрямую доставлять смертоносные белки к конкурирующим бактериям.

Остаётся много неизвестного о том, как эти молекулярное оружие может использоваться в природе. Белки, разрезающие пептидогликан, представляют собой лишь один тип антибактериальных средств среди многих других, которые могут существовать у разнообразных видов архей.

Тобиас Варнеке отмечает: «Археи — это отдельный домен жизни, отличный от бактерий и эукариот (людей, растений, мух и т.д.). Мы очень мало знаем об их социальной жизни, в том числе о том, как они взаимодействуют со своими повсеместно распространёнными собратьями — бактериями.

Наша работа проливает новый свет на социальную жизнь архей и имеет значение для понимания микробных сообществ. Она также предполагает, что археи могут быть большим, неиспользованным резервуаром для открытия новых антимикробных препаратов в будущем».

Ромэн Строк, первый автор, добавляет: «Архей часто изображают либо как одиночных экстремофилов, либо как синтрофических партнёров. Наше исследование показывает другую, более тёмную сторону их социальной жизни».