Исследователи описали насос, который бактерии используют для устойчивости к лекарствам

Исследовательская группа под руководством Эдварда Ю из Университета штата Айова и Национальной лаборатории Эймса идентифицировала и описала две части из трехкомпонентной системы, которая выкачивает токсины из бактерий и позволяет им противостоять антибиотикам.

Открытия опубликованы в выпуске журнала Nature от 24 февраля.

В статье описывается со-кристаллическая структура двух частей трехкомпонентного эффлюксного насоса, который распознает и удаляет токсины тяжелых металлов из бактерий. Команда под руководством Ю работает над определением собранной структуры всего трехкомпонентного насоса.

По словам Ю, лучшее понимание того, как три части работают вместе, может помочь медицинским исследователям найти способы восстановить эффективность антибиотиков.

"Эти насосы должны собраться вместе, чтобы выкачивать тяжелые металлы и антибиотики", — сказал Ю. — "Исследователи, возможно, смогут использовать эти результаты для разработки ингибитора, чтобы насос нельзя было собрать, и он не мог работать".

Ю и его команда описали первую часть насоса — внутренний мембранный транспортер CusA — в выпуске журнала Nature от 23 сентября 2010 года.

Текущая статья описывает внутренний мембранный транспортер и то, как он взаимодействует со средним адаптерным белком насоса, известным как CusB. Две части вместе известны как комплекс CusBA.

Исследование поддержано грантами Национальных институтов здоровья (NIH).

"Определение структуры CusBA представляет собой выдающееся достижение, которое позволило доктору Ю и его коллегам смоделировать структуру всего комплекса CusCBA", — сказала Джин Чин, курирующая гранты в области структурной биологии в NIH. — "Этот прогресс принес новые идеи о том, как функционирует транспортер, и может привести к способам блокировать его активность и повысить чувствительность бактерий к антибиотикам".

Для своих выводов исследователи очистили и со-кристаллизовали белки, составляющие транспортер и адаптерную части эффлюксного насоса из бактерий E. coli. Затем они использовали рентгеновскую кристаллографию, включая метод молекулярного замещения с аномальным рассеянием на одной длине волны, чтобы определить структуру и взаимодействие двух частей.

Исследования показали, молекула за молекулой, как три молекулы внутреннего транспортера связываются и взаимодействуют с шестью молекулами среднего адаптера. Исследования также показали, что шесть молекул адаптеров образуют воронкообразный канал, простирающийся от вершины транспортера.

Исследователи использовали эти открытия, чтобы предсказать, как трехмолекулярная структура третьей части насоса, внешнего мембранного канала CusC, взаимодействует с комплексом CusBA.

Ю заявил, что открытие структуры насоса для токсинов является значительным шагом к лучшему пониманию устойчивости бактерий к антибиотикам.

"Кристаллографическая модель этого трехкомпонентного эффлюксного комплекса была недоступна, — написали исследователи в резюме своей последней статьи в Nature, — просто потому, что со-кристаллизация различных компонентов системы оказалась чрезвычайно сложной".