Новый механизм регуляции бактерий может изменить подход к борьбе с инфекциями
Исследователи из Индианского университета в Блумингтоне открыли новый механизм регуляции, общий для многих бактерий. Это открытие может иметь серьёзные последствия для борьбы с бактериальными инфекциями в медицине и сельском хозяйстве. Кроме того, механизм имеет коммерческий потенциал для производства биоадгезивов — нетоксичных альтернатив синтетическим клеям.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academies of Sciences, сосредоточено на биоплёнках — бактериальных сообществах, которые формируются на поверхностях и являются частой причиной хронических инфекций у людей, животных и растений.
Как регулируется образование биоплёнки
Учёные изучали модельную бактерию Agrobacterium tumefaciens (растительный патоген). Известно, что для прикрепления к поверхности и формирования биоплёнки бактерия использует «клей» — UPP (unipolar polysaccharide).
- Производство этого «клея» регулируется внутриклеточной сигнальной молекулой c-di-GMP, которая распространена у многих бактерий.
- Высокий уровень c-di-GMP стимулирует образование биоплёнки, низкий — подавляет.
Ключевое открытие: внешний сигнал
Исследователи обнаружили, что уровень сигнала c-di-GMP в Agrobacterium регулируется внешним сигналом — биологической молекулой из класса птеринов.
- Птерины синтезируются всеми организмами: бактериями, растениями, грибами, животными.
- Выделенные птерины взаимодействуют с рецептором на периферии бактериальной клетки.
- Это взаимодействие регулирует мембранный белок, который, в свою очередь, управляет производством и распадом внутреннего сигнала c-di-GMP, контролируя формирование биоплёнки.
Значение открытия
Новый механизм коммуникации: «Птерин-зависимая сигнализация» может быть новой формой химической коммуникации между хозяевами и бактериями, а также между самими бактериями.
Широкая распространённость: Эта система регуляции обнаружена не только у Agrobacterium, но и у большой группы Proteobacteria, куда входят такие патогены человека, как Klebsiella, Vibrio и Pseudomonas.
Прикладные перспективы:
- Понимание механизма может привести к новым методам борьбы с биоплёнками (антибиообрастающим обработкам).
- Управляя этим сигнальным путём, можно регулировать производство бактериального «клея» (UPP) для создания биосовместимых нетоксичных адгезивов.
Как отметил соавтор работы профессор Клей Фукуа: «Понимание этих механизмов имеет серьёзные последствия не только для лечения болезней, но и для использования микробов в позитивных целях».