Новый механизм устойчивости бактерий к кислоте открывает путь к разработке противомикробных средств

Способность расти в кислых условиях важна для бактерий. Кишечные бактерии, такие как Escherichia coli и Salmonella, могут колонизировать и вызывать заболевания в кишечном тракте хозяина, но им приходится бороться с кислой средой на протяжении всего процесса вторжения.

Желудок с pH от 1.5 до 2.5 считается естественным антибиотическим барьером. Попадая в тонкий кишечник, E. coli сталкивается с менее кислой средой (pH 4–6), быстро размножается и в конечном итоге вызывает заболевание у хозяина.

Недавно исследовательская группа под руководством профессора Сянь Мо и профессора Чжао Гуана из Института биоэнергетики и биопроцессных технологий (QIBEBT) Китайской академии наук (CAS) обнаружила новую систему устойчивости бактерий к кислоте, которая обеспечивает E. coli способность расти при pH 4.2.

На сегодняшний день известно пять систем кислотоустойчивости. Эти системы позволяют E. coli выживать в желудочной кислоте в течение нескольких часов, но не играют роли в быстром размножении бактерии в умеренно кислых условиях.

Новая система, CpxA, может напрямую чувствовать закисление через протонирование остатков гистидина. Она также активирует свой регуляторный белок CpxR, чтобы стимулировать экспрессию генов fabA и fabB для биосинтеза ненасыщенных жирных кислот, увеличивая их содержание в мембранных липидах. Изменения в составе липидов мембраны снижают её текучесть и проницаемость для протонов, повышая внутриклеточный pH-гомеостаз.

Экспериментальные результаты показали, что мутанты E. coli, лишённые этой системы, не могут расти в кишечнике мыши. Помимо E. coli, эта система кислотоустойчивости также существует у патогенных бактерий, включая Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae, Yersinia pestis и Pseudomonas aeruginosa, что может стать новой мишенью для разработки противомикробных средств.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications 20 марта.