Как бактерии закрепляются при инфекции мочевыводящих путей

Почти каждая вторая женщина в течение жизни страдает от инфекции мочевого пузыря. Мужчины также подвержены циститу, хотя и реже. В 80% случаев причиной является кишечная бактерия E. coli. Она перемещается по уретре в мочевой пузырь, где вызывает болезненные инфекции. В Nature Communications исследователи из Базельского университета и ETH Zurich объясняют, как эта бактерия прикрепляется к поверхности мочевыводящих путей с помощью белка, использующего сложную механику «защелки», что предотвращает ее вымывание потоком мочи.

Кишечная бактерия прикрепляется к поверхностям клеток с помощью белка FimH

У патогена есть длинные ворсинчатые отростки с белком FimH на кончике, образующим крошечный крючок. Этот белок, который связывается с сахарными структурами на поверхности клетки, обладает особым свойством: чем сильнее его тянут, тем крепче он связывается с поверхностью мочевыводящих путей. Поскольку во время мочеиспускания возникают сильные силы натяжения, FimH может защитить бактерию от вымывания.

Команды профессора Тимма Майера из Биоцентра и профессора Беата Эрнста из Фармацентра Базельского университета, а также профессора Рудольфа Глоксхубера из Института молекулярной биологии и биофизики ETH Zurich обнаружили, как механические силы контролируют силу связывания FimH.

Белок FimH состоит из двух частей, вторая из которых (не связывающая сахар) регулирует, насколько крепко первая часть связывается с молекулой сахара. Когда сила потока мочи раздвигает два белковых домена, сайт связывания сахара захлопывается. Однако, когда сила натяжения ослабевает, связывающий карман вновь открывается. Это позволяет бактериям открепляться и перемещаться вверх по уретре.

Лекарства против FimH для борьбы с инфекциями

Инфекции мочевыводящих путей — вторая по частоте причина назначения антибиотиков. В условиях растущей антибиотикорезистентности все больше внимания уделяется поиску альтернативных методов лечения.

Для профилактики и терапии инфекций E. coli препараты, способные предотвратить начальное прикрепление бактерий к мочевыводящим путям через FimH, могут стать подходящей альтернативой, что часто сделает использование антибиотиков ненужным.

Профессор Эрнст много лет интенсивно работает над разработкой антагонистов FimH. Выяснение механизма работы FimH поддерживает эти усилия и будет способствовать поиску подходящего препарата.