Спящие бактерии: новое исследование раскрывает механизм покоя через агрегацию белков

Исследователи из VIB-KU Leuven Center for Microbiology и VIB-KU Leuven Center for Brain & Disease Research выявили механизм, связанный с агрегацией белков, который позволяет бактериям входить в состояние покоя. Это явление связано с персистенцией инфекций и проблемой антибиотикорезистентности. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Некоторые бактерии, такие как Escherichia coli, могут входить в спящее состояние, становясь невосприимчивыми к антибиотикам. К таким формам относятся персистентные клетки и жизнеспособные, но некультивируемые клетки (VBNC), которые могут "реактивироваться" позже, вызывая рецидивирующие инфекции.

Под руководством профессоров Яна Михельса (VIB-KU Leuven) и Лизелот Девахтер (UCLouvain) учёные исследовали связь между агрегацией белков и бактериальным покоем.

Профессор Девахтер поясняет: "Мы обнаружили, что при стрессе белки, участвующие в энергетическом метаболизме бактерий, начинают конденсироваться, то есть слипаться в гелеобразные капли. Со временем эти капли затвердевают, что может защищать бактерии и помогать им выживать".

Авторы показывают, что два процесса — бактериальный покой и конденсация белков — тесно связаны. Агрегируя несколько белков, участвующих в метаболизме, процесс конденсации эффективно отключает производство энергии бактериями.

Доктор Селиен Боллен, первый автор исследования, объясняет: "Мы обнаружили, что время конденсации белков и входа в состояние покоя тесно связано у разных штаммов E. coli. Это говорит о том, что процесс консервативен и потенциально может быть терапевтической мишенью".

Учёные также выяснили, что спящие клетки E. coli могут восстанавливаться и снова расти, растворяя эти белковые агрегаты. Шаперонный белок DnaK может буквально вытаскивать белки из конденсатов и реактивировать бактериальный метаболизм.

Профессор Михельс объясняет: "Существуют разные состояния покоя. Сначала бактерии входят в персистентное состояние, когда метаболизм замедляется, а энергетические белки начинают формировать конденсаты, но всё ещё проявляют некоторую активность, подобно состоянию сна. Однако если стресс продолжается, белковые капли затвердевают, и бактерии переходят в состояние VBNC. В этом состоянии метаболизм падает ещё сильнее, и бактериям требуется больше времени, чтобы снова стать активными, что больше напоминает кому".

"Нарушая процессы, ведущие к покою, мы можем повысить эффективность существующих антибиотиков и снизить частоту персистирующих инфекций", — добавляет Боллен.