Защитная броня супербактерии C. difficile впервые раскрыта, что дает мишень для лечения

Впервые определена структура защитной брони супербактерии Clostridioides difficile, демонстрирующая плотный, но гибкий внешний слой, напоминающий кольчугу. Эта сборка предотвращает проникновение молекул и представляет собой новую мишень для будущих методов лечения.

Доктор Паула Сальгадо, руководившая исследованием в Университете Ньюкасла, заявила: «Это открывает возможность разработки лекарств, нацеленных на взаимодействия, формирующие кольчугу. Если мы нарушим их, то сможем создать отверстия, позволяющие лекарствам и молекулам иммунной системы проникнуть в клетку и убить ее».

Публикуясь в Nature Communications, команда ученых из университетов Ньюкасла, Шеффилда и Глазго, а также коллеги из Имперского колледжа Лондона и Diamond Light Source, описывают структуру основного белка SlpA, который формирует звенья «кольчуги», и то, как они расположены, создавая этот гибкий доспех.

«Мы обнаружили, что белок, образующий внешний слой, SlpA, упакован очень плотно, с очень узкими отверстиями, которые пропускают очень мало молекул внутрь клеток. Это может объяснить успех C. diff в самозащите», — сказала Сальгадо.

Один из многих способов защиты супербактерии C. difficile от антибиотиков — это особый слой, покрывающий всю клетку бактерии, — S-слой. Эта гибкая броня защищает от проникновения лекарств или молекул, выделяемых нашей иммунной системой.

Команда определила структуру белков и их расположение, используя комбинацию рентгеновской и электронной кристаллографии. Кристаллизация естественного 2D-массива в виде 3D-кристалла была сложной задачей.

«Даже когда кристаллы были получены, не все хорошо дифрагировали, поэтому синхротрон Diamond был необходим для успеха проекта. Решающим экспериментом стало использование уникальной длинноволновой линии I23, которая позволила использовать собственные атомы серы в SlpA в качестве источников информации», — пояснила Сальгадо.

Данные, собранные на I23, позволили определить позиции атомов серы и создать начальную частичную модель. Это стало отправной точкой для построения полной структуры SlpA.

C. diff — это супербактерия, поражающая кишечник человека и устойчивая ко всем, кроме трех современных препаратов. Проблема усугубляется тем, что ее рост провоцируется приемом антибиотиков, которые убивают и полезную микрофлору. Инфекция может вызывать последствия от диареи до смерти из-за массивных поражений кишечника. Единственное текущее лечение — прием еще большего количества антибиотиков, что приводит к повторным инфекциям.

Определение структуры открывает возможность разработки специфичных для C. diff лекарств, чтобы разрушить S-слой («кольчугу») и бороться с инфекциями.

«Теперь мы изучаем, как наши выводы можно использовать для поиска новых способов лечения инфекций C. diff, например, с помощью бактериофагов, которые будут прикрепляться и убивать клетки C. diff — это многообещающая потенциальная альтернатива традиционным антибиотикам», — сказал доктор Роб Фэган из Университета Шеффилда.