Ключ к устойчивости к антибиотикам — в "неразборчивых" белках

Исследование молекулярного биолога доктора Уэйна Патрика и двух аспирантов сосредоточено на роли белковой промисскуитивности (неразборчивости) в адаптации видов к новым условиям — основе всей жизни, как открыл Дарвин более 200 лет назад.

До недавнего времени идея о том, что белки промисскуитивны — то есть могут выполнять дополнительные функции помимо тех, для которых они эволюционировали — была спорной. «Согласно учебникам, белки чрезвычайно специфичны и совсем не промисскуитивны», — говорит доктор Патрик.

Новые результаты заполняют важный пробел в дарвиновской модели, показывая, что организмам удивительно легко эволюционировать новые функции. Исследователи поставили цель оценить, в какой степени простой адаптивный ответ — повышенная экспрессия уже существующего гена — может придать новые фенотипы лабораторной бактерии E. coli.

«Мы усилили и ускорили процесс микробной эволюции и обнаружили, что промисскуитивность белков — при определённых условиях — может приводить к повышенной устойчивости к гораздо более широкому спектру антибиотиков и токсинов, чем считалось ранее», — говорит доктор Патрик.

Исследователи подвергли клетки E. coli воздействию 237 токсичных сред. Они обнаружили 115 генов, кодирующих промисскуитивные белки, которые при сверхэкспрессии способствуют росту в 86 из этих смертоносных сред. В процессе было выявлено множество белков, ранее не связывавшихся с устойчивостью к лекарствам или токсинам.

«Наши эксперименты стали самым всесторонним поиском новых путей к антибиотикорезистентности. Хотя мы фокусировались на непатогенной бактерии, мы ожидаем, что наш высокопроизводительный подход окажется полезным для фармкомпаний при разработке новых антибиотиков», — отмечает доктор Патрик. «Следуя нашему методу, они смогут предсказать, приведёт ли промисскуитивность белков к устойчивости, и, следовательно, будет ли их новый антибиотик эффективен в клинике в течение коротких или, хочется надеяться, долгих периодов».

Результаты исследования опубликованы в престижном американском научном журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).