Ученые «обманули» бактерии, открыв новые пути для антимикробной терапии
Ученые разработали новую технику, чтобы заставить бактерии открыть сотни пор в своих клеточных стенках, открывая путь для препаратов, разрушающих клетки бактерий.
Нацеливание на эти поры может повысить эффективность существующих антибиотиков или позволить создать антибиотик-свободные препараты, использующие эти отверстия.
При определенных стимулах, например, резком повышении давления внутри клетки, поры в клеточных мембранах действуют как аварийный клапан, открываясь и позволяя жидкости выйти из клетки, чтобы предотвратить ее разрыв.
Они служат воротами для доставки препаратов, разрушающих клетки бактерий. Самая большая из таких управляемых пор известна как Механочувствительный канал большой проводимости (MscL).
Команда ученых под руководством доктора Христоса Плиотаса из Университета Лидса научилась «обманывать» клеточные стенки бактерий, заставляя их открывать эти каналы, что делает бактерии гораздо более уязвимыми для лекарств.
Доктор Плиотас сказал: «Понимая ворота в клеточных стенках бактерий, мы можем контролировать их открытие и закрытие. Одновременная активация этих пор привела бы к открытию 700 отверстий в клеточной мембране (именно столько идентичных молекул на одну клетку), каждое диаметром ~3 нанометра.
Это было бы эквивалентно обстрелу каждой клетки 700 пулями со 100% эффективностью попадания, вызывая гибель клетки из-за утечки.
Кроме того, существующие антибиотики должны стать более эффективными, поскольку облегчается их доступ в клетку через поры MscL, что приводит к увеличению концентрации антибиотика внутри цитоплазмы».
Исследование, опубликованное в Nature Communications, впервые показывает, что каналы MscL удерживаются в закрытом состоянии мембранными липидами — в частности, липидными цепями, — которые расположены в нанокарманах, высокочувствительных к натяжению, давлению и силе.
Исследование демонстрирует, что когда доступ этих липидов нарушается молекулярными «наностражниками», созданными у входа в нанокарманы, канал механически реагирует и открывает свою пору.
MscL присутствует во всех бактериальных патогенах и археях, но отсутствует у людей. Следовательно, избирательное воздействие на этот канал оставит человеческие клетки нетронутыми.
Соавтор доктор Бела Боде из Школы химии Университета Сент-Эндрюс сказал: «В этом исследовании использовался новый метод ЭПР, называемый PELDOR (или DEER). Мы вводим крошечные химические маркеры на MscL и отслеживаем изменения расстояний между ними. Это было ключевым для понимания стимула открытия этих сложных биологических систем».