Бактерии, подобные холере, могут быть ключом к созданию новых антибиотиков

Холера, высокоинфекционное заболевание, веками была одной из самых страшных инфекций в мире с высокой летальностью. Сегодня доступны эффективные методы лечения, такие как антибиотики и регидратация, но растущая антибиотикорезистентность может сократить варианты терапии в будущем. Поэтому новые исследования, способные выявить новые мишени для антибиотиков, крайне важны.

Исследование Копенгагенского университета, опубликованное в Nature Communications под названием "Ion selectivity and rotor coupling of the Vibrio flagellar sodium-driven stator unit", вносит вклад в эту область. Учёные изучали бактерию Vibrio alginolyticus, родственную холерному вибриону (Vibrio cholerae).

Бактерии рода Vibrio используют энергию градиента ионов натрия (Na⁺) по обе стороны внутренней клеточной мембраны для движения. Они перемещаются с помощью жгутика — вращающегося отростка, который приводит в движение крошечный роторный мотор PomAB. Исследователи теперь лучше понимают, почему для этого процесса используются именно ионы натрия.

Понимание механизма движения бактерий важно, потому что оно позволяет им перемещаться из неблагоприятных условий в места, где они могут процветать и размножаться. Изучение этого процесса может открыть новые пути для борьбы с ними.

Метод: реконструкция замороженных белков

Учёные вырастили клетки в лаборатории, очистили интересующий белок и быстро заморозили образцы, заключив молекулы в стекловидный лёд. С помощью электронной микроскопии они получили изображения белка во всех ориентациях, что позволило реконструировать его структуру и построить атомную модель белкового комплекса PomAB.

Как работает "мотор"

Жгутик вращается и продвигает бактерию, но для вращения требуется энергия. Бактерии создают ионный градиент (разницу концентраций ионов) через мембрану, подобный батарее. Когда ионы натрия естественным образом протекают через маленький мотор PomAB, это заставляет субъединицу PomA вращаться вокруг закреплённой в клеточной стенке субъединицы PomB. Поскольку PomA может соединяться с большим мотором жгутика, это вращение передаётся и закручивает сам жгутик.

Потенциал для новых антибиотиков

Это фундаментальное исследование, но оно закладывает основу для дальнейших работ. Мотор жгутика — доступная мишень для лекарств. Появление всё большего числа устойчивых к антибиотикам штаммов при одновременном сокращении разработки новых препаратов делает поиск новых мишеней, особенно важных для вирулентности бактерий, критически важным.