Как растут бактерии: эволюционные различия указывают на новые способы борьбы с инфекциями
Близкородственные виды бактерий используют разные стратегии для построения своих клеточных стенок, обнаружила международная группа учёных под руководством профессора микробиологии Университета Монреаля Ива Брена.
Их открытие, опубликованное в июне в Nature Communications, поможет в разработке новых подходов для борьбы с антибиотикорезистентностью.
Исследователи использовали передовые методы микроскопии и флуоресцентные зонды для отслеживания роста бактерий. Результаты выявили неожиданное разнообразие в паттернах удлинения клеточной стенки, связанное с синтезом пептидогликана — важной мишени для нескольких классов антибиотиков, включая пенициллин.
«То, что считалось относительно однородным процессом, на самом деле оказалось гораздо более изменчивым, даже между очень близкородственными видами», — сказал Ив Брен. «Эта вариабельность может представлять новые точки уязвимости, которые можно использовать для разработки новых антибиотиков».
Исследование было сосредоточено на семействе Caulobacteraceae. Учёные сравнили модель Caulobacter crescentus с родственным видом Asticcacaulis excentricus. Первый удлиняет свою стенку двунаправленно от центра, а второй — только в сторону одного клеточного полюса. Это изменение связано с перемещением фермента PBP2, классической мишени антибиотиков.
«Изучая это неожиданное эволюционное разнообразие, мы проверили, могут ли режимы удлинения также меняться в зависимости от окружающей среды», — пояснила соавтор Мари Делаби.
Новые данные показывают, что эти механизмы определяются не только генетикой, но и могут адаптироваться к условиям окружающей среды.
Наблюдения команды Брена показывают, что некоторые бактерии могут активно модулировать свой рост в зависимости от контекста, что осложняет действие существующих методов лечения.
«Нам нужно перестать думать о синтезе бактериальной стенки как о фиксированной, универсальной мишени, — сказал Брен. — Это более динамичный процесс, чем мы думали, на который влияют эволюция и окружающая среда. Это понимание может обогатить наши подходы к разработке новых методов лечения».