Бактерии против самих себя: новый подход к созданию антибиотиков

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе описали механизм, с помощью которого бактерии защищаются от собственных токсинов. Это открытие может привести к созданию нового класса антибиотиков, которые заставят токсины бактерий атаковать их самих.

Токсин и его противоядие

Учёные определили структуры токсина и его антитоксина у бактерии Streptococcus pyogenes (вызывающей стрептококковые инфекции). В норме антитоксин связан с токсином и удерживает его в неактивном состоянии.

"Если бы не было антитоксина, бактерия убила бы сама себя", — говорит Крейг Л. Смит, первый автор статьи в журнале Structure.

Ахиллесова пята защиты

Ключевое открытие: когда антитоксин не связан с токсином, он меняет форму.

"Это ахиллесова пята, которую мы хотели бы использовать", — отмечает Томас Э. Элленбергер. — "Препарат, стабилизирующий неактивную форму фактора иммунитета, высвободил бы токсин внутри бактерии".

Токсин SPN (Streptococcus pyogenes beta-NAD+ гликогидролаза) истощает запасы NAD+ в клетке — ключевого компонента для клеточного метаболизма. Антитоксин IFS (иммунный фактор для SPN) блокирует доступ SPN к NAD+, защищая энергосистему бактерии.

Перспективы для новых лекарств

Определение структур позволяет тестировать возможные препараты, которые будут удерживать антитоксин в несвязанном состоянии, оставляя токсин свободным для атаки на собственную бактерию.

"Самый важный аспект структуры в том, что она многое рассказывает о том, как антитоксин блокирует активность токсина и щадит бактерию", — говорит Элленбергер.

Многие типы бактерий используют метод "токсин-антитоксин" для атаки клеток хозяина при самозащите. Сегодня не существует классов препаратов, нацеленных на защитное действие молекул антитоксина бактерий.

"Очевидно, у них может развиться устойчивость, если вы нацелитесь на антитоксин", — признаёт Элленбергер. — "Но это была бы новая мишень. Понимание структур — краеугольный камень дизайна лекарств".