Стресс-тест выявил уязвимости в устойчивости опасных больничных бактерий

Исследование определило ключевые факторы, которые позволяют опасным бактериям распространять болезни, выживая на поверхностях в больницах и на кухнях.

Изучение механизмов, позволяющих условно-патогенному возбудителю Pseudomonas aeruginosa выживать на поверхностях, может привести к новым способам борьбы с вредоносными бактериями.

Чтобы выжить вне организма хозяина, патогенные бактерии должны противостоять различным стрессам окружающей среды. Один из механизмов — молекула сахара трегалоза, которая связана с рядом внешних стрессов, особенно осмотическим шоком — внезапными изменениями концентрации соли вокруг клеток.

Исследователи из John Innes Centre проанализировали, как трегалоза метаболизируется P. aeruginosa, чтобы определить её роль в защите от внешних стрессов.

Объединив аналитическую биохимию и обратную генетику (используя мутантные бактерии, лишённые ключевых функций), они показали, что метаболизм трегалозы у P. aeruginosa связан с биосинтезом молекулы для хранения углерода — гликогена.

Эксперименты показали, что нарушение путей синтеза трегалозы или гликогена значительно снижает способность P. aeruginosa выживать на искусственных поверхностях, таких как кухонные или больничные столешницы.

Исследование выявило, что хотя и трегалоза, и гликоген важны для устойчивости P. aeruginosa к стрессу, они противодействуют различным стрессам:

• Трегалоза помогает бактериям выживать в условиях повышенной концентрации соли.
• Гликоген способствует выживанию в сухих (обезвоженных) условиях.

Эти результаты открывают возможность воздействия на пути синтеза трегалозы и гликогена, чтобы ограничить выживаемость патогена на искусственных поверхностях.

"Мы показали, как опасный патоген человека Pseudomonas aeruginosa реагирует на проблемы окружающей среды, такие как солевой стресс или высыхание. Нарушение выработки определённых сахаров, обеспечивающих устойчивость к стрессу у этой бактерии, значительно снижает её способность выживать на рабочих поверхностях на кухнях и в больницах", — сказал автор-корреспондент исследования доктор Джейкоб Мэлоун.

Неожиданным открытием стало то, как бактерия использует разные пути для разных стрессов, отметил доктор Мэлоун: "Общепринятая точка зрения гласила, что трегалоза ответственна за оба фенотипа, но мы показали, что трегалоза защищает только от осмотического стресса, а для защиты от высыхания необходим гликоген. Мы также были удивлены, увидев такое резкое снижение выживаемости на поверхностях, когда мы нарушали эти пути у бактерий".

Следующим шагом в исследовании будет понимание того, как регулируются пути метаболизма трегалозы и гликогена у P. aeruginosa и близкородственных видов. Группа также хочет понять, как накопление гликогена позволяет бактериям выживать в сухих условиях, и получить больше объяснений того, как и когда включаются и выключаются разные части этих путей.

P. aeruginosa является значимым патогеном как для животных, так и для людей. У людей он в первую очередь поражает лиц с ослабленным иммунитетом и является основной причиной пневмонии и внутрибольничных инфекций. Хронические инфекции P. aeruginosa встречаются у 80% взрослых пациентов с муковисцидозом, где это основная причина заболеваемости и смертности.

Статья "Trehalose and α-glucan mediate distinct abiotic stress responses in Pseudomonas aeruginosa" опубликована в PLOS Genetics.