Пробуждение «спящих» бактерий для борьбы с инфекциями

Исследователи из группы Яна Михельса (VIB-KU Leuven Center for Microbiology) выявили механизм, как «сонные» бактерии пробуждаются. Это открытие важно, поскольку такие клетки часто ответственны за упорство хронических инфекций. Результаты, опубликованные в Molecular Cell, открывают новые перспективы для лечения хронических инфекций, например, путем принудительного пробуждения бактерий.

Спящие бактерии

Бактерии способны впадать в глубокий сон. Такие спящие бактерии называются «персистерами», и их можно найти в любой изученной на сегодня бактериальной популяции, включая важные патогены человека. С точки зрения пациента, персистеры нежелательны, так как их спящее состояние делает их нечувствительными к антибиотикам.

Эти спящие бактерии могут спонтанно просыпаться и колонизировать хозяина, что приводит к возвращению инфекции. Таким образом, персистеры связаны с неудачей антибактериальной терапии, если они не уничтожены иммунной системой. До сих пор было неизвестно, как эти клетки способны возвращаться из спящего состояния в активное. Новые результаты дают представление о том, как персистеры пробуждаются.

Разрыв связей для пробуждения

Чтобы исследовать, как просыпаются персистеры, ученые использовали модельную систему на основе E. coli и пептида HokB. HokB — это пептид, небольшой «кузен» белков, который, как известно, способствует образованию клеток-персистеров, формируя поры в бактериальной мембране. Это приводит к быстрой потере энергии, погружая бактерии в состояние низкой энергии или глубокого сна. Важно, что образование поры возможно только когда два пептида HokB связаны вместе. Пробуждение этих спящих бактерий возможно лишь тогда, когда связь между пептидами разрывается. Это, в свою очередь, разрушает пору. Только когда пора деградирует, клетки могут снова накопить энергию, потребляя доступные питательные вещества.

Ведущий автор Дориен Вилмартс (VIB-KU Leuven Center for Microbiology) говорит: «Этот процесс можно сравнить с проколотой шиной: сначала вы вынимаете гвоздь, а затем накачиваете её. Делать наоборот не имеет смысла».

Избавление от хронических инфекций

Клетки-персистеры ответственны за хронические инфекции, которые постоянно возвращаются. Примерами являются инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Escherichia coli, инфекции лёгких у пациентов с муковисцидозом, вызываемые Pseudomonas aeruginosa, или туберкулёз, вызываемый Mycobacterium tuberculosis. Как просыпаются клетки-персистеры — давний вопрос в исследованиях персистенции. Эта работа впервые даёт детальное механистическое понимание механизма пробуждения и открывает новые перспективы для стимуляции пробуждения глубоко спящих клеток.

Проф. Ян Михельс (VIB-KU Leuven) говорит: «Результаты этой работы могут помочь нам открыть новые молекулы и разработать новые стратегии для уничтожения персистеров. Комбинации молекул, стимулирующих пробуждение, вместе с классическими антибиотиками могли бы искоренить хронические инфекции».