Бактериальное секретное оружие против пестицидов и антибиотиков раскрыто

Новое исследование датских и британских учёных раскрывает молекулярные детали одного из секретных механизмов, которые бактерии используют для выживания в условиях скудного питания и токсичности.

Все живые организмы нуждаются в фосфате для роста. Однако во многих районах мирового океана содержание питательных веществ настолько низко, что рост прекращается. Бактерии выработали сложные механизмы для извлечения фосфата из других веществ — фосфонатных соединений. Эти соединения производятся многими примитивными организмами и составляют крупнейший известный запас фосфора в морской среде. Многие из них являются токсинами (антибиотиками), участвующими в борьбе за выживание. Ежегодно в сельском хозяйстве используются миллионы килограммов фосфонатного гербицида глифосата (Roundup®), и накопление его остатков в грунтовых водах вызывает растущую обеспокоенность.

Бактерии, способные превращать фосфонатные соединения в фосфат, используют для этого арсенал из четырнадцати белков. Примерно половина из них — ферменты, необходимые для химического превращения веществ. Пять из этих ферментов собираются в клетке в крупный комплекс, называемый C-P лиазным комплексом. Этот комплекс может катализировать две из пяти реакций, необходимых для использования фосфонатного соединения для роста.

Международная команда исследователей из Орхусского университета (Дания) и Совета по медицинским исследованиям (MRC, Кембридж, Великобритания) впервые определила точную молекулярную структуру C-P лиазного комплекса. Используя рентгеноструктурный анализ и электронную микроскопию, учёные получили детальное представление о структуре четырёх ферментов и расположении пятого фермента в комплексе.

Результаты, опубликованные в престижном журнале Nature, могут революционизировать понимание того, как бактерии выживают в суровых условиях и расщепляют некоторые антибиотики. В долгосрочной перспективе это открытие может быть использовано для:

• разработки методов удаления остатков пестицидов из питьевой воды;
• предотвращения бактериальной устойчивости к антибиотикам;
• понимания причин парникового эффекта, поскольку значительная часть выбросов метана происходит из-за бактериального превращения метилфосфоната в океанах.