Наноинъекторы бактерий — новая мишень для разработки антибиотиков
Бактериальные патогены, такие как Shigella или Salmonella, используют микроскопические белковые структуры — наноинъекторы — для введения эффекторных белков в клетки человека, вызывая инфекцию (например, пищевое отравление). Эти структуры, также известные как часть системы секреции III типа, имеют наноразмеры и похожи на иглы.
Многие бактерии, применяющие наноинъекторы, вызывают массовые заболевания:
- Yersinia pestis — причина эпидемии чумы («Чёрной смерти») в Европе.
- Pseudomonas aeruginosa — основная причина смертности среди пациентов с муковисцидозом и источник внутрибольничных инфекций.
- Chlamydia — один из основных возбудителей бактериальных ИППП.
Проблема в том, что эти патогены повсеместно развили устойчивость к существующим антибиотикам. При этом фармкомпании мало инвестируют в разработку новых антибактериальных препаратов, что создает угрозу «постантибиотической эры».
Исследовательская группа под руководством Роберто Де Гусмана из Университета Канзаса изучает наноинъекторы как потенциальную мишень для нового класса антибиотиков. Их работа поддержана грантом в $1.8 млн от Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID/NIH) на 5 лет.
Ключевой инструмент — спектрометр ядерного магнитного резонанса (ЯМР/NMR) стоимостью $1.9 млн, приобретенный университетом в 2004 году. Этот «огромный магнит» позволяет изучать структуру и взаимодействия белков в атомных деталях.
Цель исследования:
- Расшифровать механизм сборки наноинъектора. Он состоит примерно из 20 различных белков, которые собираются с высокой точностью, как детали Lego. Даже небольшой дефект делает всю структуру нерабочей, лишая бактерию инфекционности.
- На основе этих знаний разработать соединения, которые будут нарушать процесс сборки, обезвреживая патогены.
«Мой интерес — понять в атомных деталях, как собирается игла, и использовать эти знания для создания препаратов, которые нарушат сборку наноинъекторов и предотвратят заражение», — пояснил Де Гусман.