Бактериальная война указывает на новую мишень для антибиотиков
Детальное изучение оружия, которое бактерии используют против конкурентов, выявило совершенно новую мишень для антибиотиков.
Это открытие может привести к созданию нового класса антибиотиков, а также предоставить метод поиска других мишеней, используя уловки бактериальной войны. Глобальная проблема устойчивости к антибиотикам делает поиск новых препаратов критически важным, но сложным из-за неочевидности выбора мишеней в бактериальной клетке.
Новое исследование под руководством профессора Алена Филу из Имперского колледжа Лондона, опубликованное в Nature Microbiology, идентифицировало новую потенциальную мишень для лекарств.
Спросим у бактерий
Ведущий автор доктор Лора Нолан отметила: «Мы подумали: раз бактерии могут дать ответы, почему бы не спросить у них напрямую? В конце концов, они сражаются друг с другом миллиарды лет и наверняка знают наиболее эффективные мишени для поражения конкурентов».
Бактерии конкурируют за ресурсы, используя оружие, такое как «система секреции VI типа» (T6SS) — микроскопический гарпун для выстрела токсичными «стрелами» в другие бактерии.
Каталогизация транспозонов
Каждый ген токсина расположен рядом с геном, кодирующим иммунитет к этому токсину, что предотвращает самоубийство клетки. Команда поняла, что эти гены иммунитета и соседние токсины можно идентифицировать с помощью метода транспозонного секвенирования с направленной вставкой (TraDIS).
Исследователи создали две библиотеки TraDIS, каждая содержащая пул из миллионов бактериальных клеток с уникальными вставками транспозонов по всему геному. В одной библиотеке T6SS была активна и производила токсины, в другой — неактивна. Это позволило найти различия и идентифицировать как известные, так и новые токсины и гены иммунитета T6SS.
Затем команда изучила один из новых генов токсина — Tse8. Выяснилось, что он нарушает работу клеточного компонента под названием трансамидосомный комплекс, критически важного для синтеза белка у некоторых бактерий. Tse8 вызывает «засорение» комплекса, чрезмерно стимулируя рекрутирование одного из его компонентов, что в итоге нарушает рост бактерий.
Профессор Филу заявил: «Идентификация токсина, воздействующего на трансамидосомный комплекс, указывает на новую мишень для антибиотиков. Зная, как работает токсин, мы можем искать или создавать малые молекулы, которые будут давать тот же эффект».
Прицел на новую мишень
Трансамидосомный комплекс также важен для выживания других патогенных бактерий, включая возбудителей менингита, инфекций мочевыводящих путей и стафилококковых инфекций. Это означает, что антибиотик, нацеленный на него, может иметь широкий спектр применения. При этом новый антибиотик не должен вредить «хорошим» бактериям в нашем кишечнике.
Кроме того, использованный командой метод можно воспроизвести для поиска других антибиотических мишеней, которые бактерии уже эксплуатируют в борьбе друг с другом.
Соавтор доктор Деспойна Мавриду отметила, что их «работа убедительно доказывает целесообразность использования глобальных геномных подходов для идентификации новых токсинов T6SS, поскольку это может выявить обширный резервуар неисследованных, но естественно валидированных антибактериальных мишеней».
Далее команда планирует детальнее охарактеризовать механизм действия Tse8, чтобы понять, как можно химически ингибировать трансамидосомный комплекс, а также использовать тот же беспристрастный подход для поиска других потенциальных мишеней для антибиотиков в системе T6SS.