Токсин бактерий — модель для антибиотиков нового поколения
Рост числа устойчивых к антибиотикам бактерий представляет серьёзную угрозу для общественного здоровья, что создаёт потребность в новых терапевтических стратегиях. Исследование, опубликованное 14 ноября в журнале Molecular Cell, выявило новый токсин, который подавляет рост бактерий, блокируя аппарат репликации ДНК — мишень, не используемую существующими антибиотиками. Результаты открывают новые пути для разработки антибиотиков следующего поколения.
«Один из источников вдохновения для новых антибиотических мишеней — сами бактерии», — говорит старший автор исследования Майкл Лауб из Массачусетского технологического института. — «Изучая, как токсины, производимые бактериями, подавляют их рост, мы можем найти ключи к мишеням, которые ранее не рассматривались».
Рост бактерий частично регулируется наборами генов, известными как системы «токсин-антитоксин» (TA). Каждая такая система обычно кодирует два белка — токсин и антитоксин. В норме эти белки образуют нетоксичный комплекс, но в условиях стресса антитоксин разрушается, высвобождая токсин, который подавляет размножение бактерий. Несмотря на ключевую роль систем TA, о механизмах их работы известно относительно мало, и они не являются мишенью ни одного из клинически используемых антибиотиков.
В новом исследовании Лауб и его команда идентифицировали новую систему TA под названием SocAB. В отличие от всех известных систем, SocAB нацелена на аппарат репликации ДНК бактерий. Токсин SocB блокирует репликацию ДНК и подавляет рост бактерий, взаимодействуя с белком DnaN — центральным узлом в белковых сетях, участвующих в множестве клеточных процессов. Исследователи также определили область на DnaN, критически важную для этого взаимодействия. Результаты показывают, что новые антибиотики, имитирующие эффект SocB и нацеленные на эту область DnaN, могут стать основой перспективной терапевтической стратегии в будущем.
«Наши результаты раскрывают неожиданное разнообразие молекулярных механизмов, лежащих в основе систем токсин-антитоксин, которые распространены по всему бактериальному царству», — говорит Лауб. — «Поскольку DnaN высоко консервативен у бактерий, нацеливание на эту часть аппарата репликации ДНК может быть универсальной стратегией для подавления их роста».