Плавление бактерий для изучения устойчивости к антибиотикам

Исследователи EMBL адаптировали метод профилирования термостабильности протеома (TPP) для изучения бактерий. Результаты, опубликованные в Molecular Systems Biology 6 июля, позволяют исследователям по всему миру начать использовать эту технику.

TPP был разработан в 2014 году (Savitski et al., Science 2014) и позволяет сравнивать поведение при плавлении всех белков в клетке или организме до и после воздействия, например, лекарства. Адаптация TPP для бактерий позволяет изучать активность и архитектуру большинства белков в живой бактериальной клетке. Исследованием руководил постдок Андре Матеус из групп Савицки и Типас в EMBL.

Бактерии под воздействием тепла

В то время как человеческий организм перестает функционировать при температуре выше 42°C, бактерии E. coli нормально растут до 45°C. "Мы обнаружили, что белки в центре бактериальной клетки менее устойчивы к нагреванию, чем белки на поверхности клетки", — говорит Михаил Савицки. "Удивительно, но местоположение белка лучше предсказывает его поведение при плавлении, чем то, с какими другими белками он взаимодействует".

С помощью TPP можно также исследовать влияние лекарств на бактерии. Взаимодействие белка с лекарством обычно повышает его термостабильность, что приводит к более высокой температуре плавления. Сравнение термостабильности обработанных и необработанных лекарством бактериальных клеток помогает выявить мишени противомикробных препаратов, а также расшифровать, как бактериальная клетка поддается действию лекарства или пытается его обойти.

Механизмы лекарственной устойчивости

"В одном конкретном случае нам удалось выяснить новый механизм устойчивости к лекарству", — говорит Андре Матеус. "Клетки используют белки для выкачивания антибиотиков из клетки. После генетического удаления одного такого насоса из хромосомы бактерии стали более чувствительны ко многим препаратам, но, что любопытно, более устойчивы к одному конкретному антибиотику — азтреонаму. Используя TPP, мы обнаружили, что это связано с резким снижением уровня специфического порина — белка, который действует как пора, — используемого азтреонамом для проникновения в клетку".

По сравнению с другими методами, TPP позволяет исследовать влияние воздействий на тысячи отдельных белков за короткий промежуток времени. Большинство полученных сведений — например, об изменениях активности белков in vivo — было бы невозможно получить с помощью других традиционных методов и для такого количества белков одновременно, что демонстрирует потенциал TPP для детального изучения бактерий.