Открытие гормоноподобных молекул в почвенных бактериях открывает путь к новым антибиотикам

Международная группа учёных из Уорикского университета (Великобритания) и Университета Монаша (Австралия) определила молекулярную основу биологического механизма, который контролирует производство антибиотиков у почвенных бактерий. Это открытие может сделать производство существующих антибиотиков более эффективным и экономичным, а также помочь обнаружить новые лекарственные соединения. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Большинство клинически используемых антибиотиков — это молекулы, производимые микроорганизмами, в основном почвенными бактериями Actinobacteria. Однако в лабораторных культурах производство этих молекул часто "выключено", что затрудняет их поиск.

Бактерии строго контролируют производство своих антибиотиков с помощью небольших гормоноподобных молекул. Учёные исследовали конкретный класс этих бактериальных гормонов, ранее открытый ими и названный 2-алкил-4-гидроксиметилфуран-3-карбоновыми кислотами (AHFCA). Они изучали их роль в контроле производства антибиотика у актинобактерии Streptomyces coelicolor.

Ключевой механизм:

• Используя методы рентгеновской кристаллографии и криоэлектронной микроскопии, учёные проанализировали структуру белка-транскрипционного фактора, связанного с определённым участком ДНК бактерии. В таком состоянии производство антибиотика заблокировано.
• Затем была определена структура того же транскрипционного фактора, но связанного с синтезированной версией одного из гормонов AHFCA. Это показало, как ДНК высвобождается и производство антибиотика "включается".

Значение открытия:

• Поиск новых антибиотиков: Понимание механизма позволяет "включать" производство антибиотиков, которые не вырабатываются в стандартных лабораторных культурах, открывая доступ к ранее неизвестным соединениям для борьбы с устойчивыми инфекциями.
• Универсальность: Хотя исследовался один конкретный класс гормонов, обнаруженный механизм, по-видимому, является общим для всех различных классов гормонов у Actinobacteria.
• Технологический прорыв: Ключевую роль сыграло использование криоэлектронной микроскопии для определения структуры комплекса белок-ДНК, что позволило обойти сложности, традиционно связанные с рентгеновской кристаллографией.

Цитаты исследователей:

• Д-р Крис Корре: "Устойчивость к антибиотикам становится серьёзной проблемой... Мы можем использовать эти стратегии, чтобы включить производство новых антибиотиков в актинобактериях".
• Проф. Грег Чаллис: "Без объединённого опыта коллег из Уорика и Монаша было бы невозможно выяснить молекулярную основу контроля производства антибиотиков этими гормонами".