Как бактерии обмениваются генами устойчивости к антибиотикам
Исследование механизмов «секса» (конъюгации) между болезнетворными бактериями показывает, как разные виды или штаммы приобретают устойчивость к антибиотикам.
Доктор Келли Палмер из Техасского университета в Далласе изучает, как бактерии получают гены устойчивости друг от друга. Её работа важна для здоровья человека: хотя антибиотики снизили смертность от инфекций, их чрезмерное использование привело к адаптации возбудителей.
По данным CDC, ежегодно в США не менее 2 миллионов человек заражаются устойчивыми к антибиотикам бактериями, и не менее 23 000 умирают от этих инфекций.
Исследование Палмер поддержано грантом NIH в $1.9 млн на пять лет для изучения приобретённой устойчивости у Enterococcus — возбудителей внутрибольничных инфекций.
Как возникает устойчивость?
- Бактерии в почве естественным образом производят антибиотики для борьбы с конкурентами и одновременно обладают генами устойчивости к ним.
- Помимо случайных мутаций, бактерии могут обмениваться генами устойчивости через конъюгацию — процесс, требующий физического контакта.
Исследование механизма «свой-чужой»
В исследовании, опубликованном в Journal of Bacteriology, Палмер и коллеги изучили, как Enterococcus faecalis отличает собственную ДНК от чужеродной при конъюгации. Оказалось, что система похожа на таковую у Escherichia coli:
- Фермент «сканирует» генетический материал внутри клетки и добавляет метильную группу к определённой последовательности оснований ДНК, «метя» её как «свою».
- Другой фермент патрулирует клетку и уничтожает неметилированную («чужую») ДНК.
«Это не идеальная линия защиты, и именно эти динамические процессы меня интересуют», — говорит Палмер.
Потенциальное применение: фаговая терапия
Понимание этих механизмов может помочь в разработке фаговой терапии — использования вирусов (бактериофагов) для лечения бактериальных инфекций.
- FDA уже одобрило спреи с фагами для борьбы с Listeria на продуктах питания.
- Фаги специфичны к бактериям и не вредят людям, животным или растениям.
«Если мы лучше поймём, как энтерококки отличают свою ДНК от чужой и защищаются от вторжения, это может помочь нам обойти эти защиты и разработать более эффективные фаговые терапии в будущем», — заключает Палмер.