Обнаружен триггер защитных систем бактерий, что может привести к созданию новых антибиотиков

Учёные обнаружили уязвимость в защите болезнетворных бактерий, изучив белок, контролирующий их защитные механизмы.

Бактерии реагируют на стрессовые ситуации — нехватку питательных веществ, атаку антибиотиков или иммунной системы организма-хозяина — целым рядом защитных механизмов. К ним относятся создание устойчивого внешнего слоя, рост защитных структур на поверхности или выработка ферментов, разрушающих ДНК атакующего.

Новое исследование показывает, что белок под названием сигма54 сдерживает защитные механизмы бактерии до момента столкновения со стрессом. В этот момент белок меняет свою структуру, чтобы активировать защиту. Диапазон контролируемых сигма54 защитных систем настолько широк, что учёные активно изучают, как заблокировать его действие и ослабить защиту бактерий.

Результаты исследования, проведённого учёными из Имперского колледжа Лондона с коллегами из Пекинского университета (Китай), Университета штата Пенсильвания и Университета Висконсин-Мэдисон (США), опубликованы в журнале Science.

Используя национальный синхротронный центр Великобритании Diamond Light Source (Оксфордшир), команда впервые детально изучила структуру и функцию сигма54. Исследователи увидели, как этот белок направляет РНК-полимеразу (RNAP) — клеточную машину, необходимую для функционирования бактерий, — к определённому участку бактериальной ДНК, где она готова запустить построение защитных систем.

Комплекс RNAP-сигма54 работает только при активации. Учёные давно пытались выяснить, как именно сигма54 сдерживает RNAP на молекулярном уровне. Понимание этого контроля может привести к новым способам отключения бактериальной защиты и созданию новых соединений, убивающих бактерии.

Ведущий автор работы, профессор Сяодун Чжан из Имперского колледжа Лондона, отметила: «Если мы сможем найти способы использовать способность сигма54 контролировать защиту бактерий, мы потенциально сможем препятствовать их нормальному функционированию или предотвращать самозащиту».

Соавтор, профессор Мартин Бак из Имперского колледжа Лондона, добавил: «Многие важные бактерии, такие как Salmonella и Klebsiella, полагаются на этот механизм для запуска стрессовых реакций и защиты, что делает перспективу управления им особенно заманчивой».

Исследование финансировалось Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC). После публикации этих результатов был выделен грант от Medical Research Council (MRC) для изучения контроля генов у патогенных бактерий, включая Salmonella и Klebsiella. Структура белка была определена в Membrane Protein Laboratory центра Diamond Light Source.