Исследование показывает, как некоторые бактерии выдерживают атаку антибиотиков

Исследователи из Принстона описали несколько путей, которые используют некоторые бактерии, чтобы переносить обычно летальные дозы антибиотиков. Результаты, опубликованные 11 марта в Current Biology, опровергают распространённые представления об ограниченной эффективности антибиотиков и могут привести к улучшению методов лечения.

Исследование было сосредоточено на так называемых персистерах — бактериях, выживающих после воздействия антибиотиков. Учёные изучили, как количество копий ДНК в клетке влияет на её способность переносить лечение фторхинолонами — антибиотиками, повреждающими ДНК.

Основные выводы:

• Как и ожидалось, диплоидные клетки Escherichia coli (с двумя хромосомами) становились персистерами при обработке левофлоксацином в 40 раз чаще, чем моноплоидные клетки (с одной хромосомой).
• Наличие дополнительной копии ДНК позволяет бактериям использовать гомологичную рекомбинацию для репарации повреждённой ДНК, используя неповреждённую хромосому в качестве шаблона.
• Ключевую роль в этом процессе играют гены RecA и RecB, кодирующие белки репарации. Мутантные клетки, лишённые этих генов, практически не выживали в качестве персистеров.
• Неожиданным открытием стало то, что моноплоидные клетки дикого типа всё же выживали, демонстрируя в 10 раз больше персистеров, чем мутанты, неспособные к гомологичной рекомбинации. Это указывает на существование второго, отдельного пути к персистенции у клеток с одной копией ДНК.
• Живая микроскопия показала, что моноплоидные персистеры восстанавливаются иначе: они медленнее увеличиваются в размерах и позже делятся по сравнению с диплоидными клетками.

Значение и перспективы:

Исследование показывает, что в одной популяции могут сосуществовать разные типы персистеров, устойчивых к одному и тому же антибиотику. Это открытие указывает на новые стратегии борьбы с хроническими инфекциями:

1. Разработка препаратов, которые будут стимулировать деление диплоидных клеток, превращая их в более уязвимые моноплоидные перед воздействием фторхинолонов.
2. Белки RecA и RecB могут стать мишенями для новых лекарств, подавляющих основной путь репарации у диплоидных персистеров.

«Наше исследование показало, что в одной популяции может быть больше одного типа персистеров к одному и тому же антибиотику», — говорит ведущий автор работы Эллисон Муравски.

«К сожалению, оказывается, что бактерии могут использовать не один путь, чтобы стать персистерами к фторхинолонам», — добавляет старший автор исследования Марк Бринилдсен.