Важность асимметрии в бактериях

Новое исследование, опубликованное в Nature Microbiology, выявило белок, который действует как "пылесос" для мембраны и может стать новой мишенью для антибиотиков.

Команда из Университета Ньюкасла показала, как удаление определённых липидов с внешней мембраны может создать уязвимость для грамотрицательных бактерий. Они предполагают, что эту систему можно использовать с помощью лекарств для снижения вирулентности бактерий и повышения эффективности различных антибиотиков.

Очистка бактериальной мембраны

Грамотрицательные бактерии, такие как E. coli, имеют две мембраны: внутреннюю и внешнюю.

Внешняя мембрана представляет собой асимметричный бислой: внутренний слой состоит из фосфолипидов, а внешний — почти исключительно из липополисахарида.

Липополисахарид образует сахарное покрытие на поверхности грамотрицательных бактерий, которое служит эффективным барьером для жирных, гидрофобных молекул и вызывает устойчивость к антибиотикам и другим вредным соединениям.

Однако фосфолипиды из внутреннего слоя спонтанно накапливаются во внешнем слое внешней мембраны, образуя "островки" среди липополисахарида. Это увеличивает проницаемость внешней мембраны для токсичных соединений. Эти молекулы фосфолипидов необходимо удалить из внешнего слоя, чтобы восстановить барьер проницаемости и асимметрию внешней мембраны.

Этот процесс осуществляется системой поддержания липидной асимметрии (Mla), которая присутствует у большинства грамотрицательных бактерий. Белок MlaA, на котором сосредоточено исследование, является компонентом внешней мембраны системы Mla.

Ведущий автор, профессор структурной биологии мембранных белков Института клеточной и молекулярной биологии Университета Ньюкасла Берт ван ден Берг пояснил: "Наши трёхмерные структуры и функциональные данные показывают, что MlaA образует "пончик" во внутреннем слое внешней мембраны. Он связывает фосфолипиды из внешнего слоя и удаляет их через центральный канал, примерно как пылесос.

Наше исследование проливает свет на фундаментальный и важный процесс в грамотрицательных бактериях и является отправной точкой для определения, может ли система Mla патогенных грамотрицательных бактерий быть мишенью для лекарств, чтобы снизить бактериальную вирулентность и повысить эффективность различных антибиотиков".

Команда из Института вместе с международными коллабораторами продолжит изучение белка MlaA как мишени для антибиотиков.