Как патогенные бактерии выдерживают тяготы инфекции
Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает ранее неизвестный механизм контроля над стрессовым ответом у бактерий, связанный с синтезом клеточной стенки.
Ключевое открытие: Учёные установили, что фермент MurM, участвующий в построении клеточной стенки бактерий, также выполняет роль «привратника» для строгого ответа (stringent response) — ключевого пути выживания в условиях стресса.
Механизм работы:
- В стрессовых условиях тРНК (tRNAs) чаще совершают ошибки, связываясь с неправильными аминокислотами. Накопление таких «токсичных» тРНК-аминокислотных пар запускает строгий ответ.
- Исследование на патогене Streptococcus pneumoniae показало, что фермент MurM обладает сильным сродством именно к этим ошибочным, токсичным парам.
- MurM перенаправляет неправильно присоединённые аминокислоты на синтез клеточной стенки, предотвращая их накопление и ошибочное использование в синтезе белка (трансляции). Это позволяет бактерии избегать преждевременной активации строгого ответа.
Экспериментальное подтверждение:
- У бактерий с удалённым геном murM в условиях стресса легче активировался строгий ответ, что приводило к дефектам роста.
- Международная коллаборация (Университет Карнеги — Меллон, Universidade NOVA de Lisboa, Университет Уорика) использовала генетические и биохимические методы, чтобы разделить роль MurM в архитектуре клеточной стенки и его «корректирующую» функцию.
- Учёные также показали, что S. pneumoniae и другие бактерии с толстой клеточной стенкой не имеют стандартного фермента AlaXp, исправляющего такие ошибки у других организмов. MurM, по-видимому, является их альтернативным эволюционным решением.
Значение исследования:
- Раскрыта новая связь между двумя фундаментальными процессами — синтезом клеточной стенки и трансляцией — в контексте стрессового ответа.
- Объяснена роль клеточной стенки как «буфера» для токсичных метаболитов, что повышает устойчивость бактерий к враждебным условиям в организме хозяина.
- Поскольку строгий ответ связан с устойчивостью к антибиотикам, это открытие может пролить свет на механизмы формирования лекарственной резистентности.