Чтобы пробить защитный щит бактерий, нужно атаковать его создателя

Бактерии, устойчивые к антибиотикам, все чаще осложняют борьбу со многими инфекциями. Особенно трудно бороться с бактериями, классифицируемыми как «грамотрицательные» (по методу окрашивания по Граму), поскольку они имеют дополнительный защитный слой в своей клеточной стенке.

Исследователи из Йеля раскрыли ключевую часть процесса формирования этого защитного слоя. Это открытие может помочь выявить уязвимости, на которые могут быть нацелены новые антибиотики.

Результаты опубликованы в Nature Communications.

Предыдущие исследования показали, что важнейшим компонентом этого внешнего мембранного слоя является молекула липополисахарид (LPS). Для выживания бактериальной клетке необходимо определенное количество LPS — слишком много или слишком мало убивает ее. Однако как клетка определяет нужное количество, оставалось неясным.

«Как бактерии решают произвести достаточно LPS для защиты, но не так много, чтобы это их убило?» — говорит Вэй Ми, доцент фармакологии и старший автор нового исследования.

Чтобы ответить на этот вопрос, он и его научный сотрудник Шэн Шу обратились к E. coli.

В ходе серии экспериментов им удалось раскрыть важную часть регуляторного процесса LPS в E. coli. В нем участвует белок, расположенный во внутренней части клеточной мембраны и действующий как «сенсор» LPS. Когда клетке нужно больше LPS (например, при росте и необходимости наращивания внешней мембраны), сенсорный белок обнаруживает это и с помощью нескольких других молекул позволяет продолжить производство LPS. Затем LPS транспортируется к внешней мембране, где он необходим.

Однако когда рост клетки замедляется и LPS не требуется в прежних количествах, он начинает накапливаться во внутренней мембране, где связывается с сенсорным белком, вытесняя в процессе другую молекулу. Эта освободившаяся молекула затем стимулирует расщепление фермента, инициирующего производство LPS, что в конечном итоге приводит к замедлению его синтеза.

В результате достигается жесткая регуляция уровня LPS, необходимая для выживания клеток E. coli. Нарушение этой регуляции, по словам Ми, было бы эффективным способом уничтожения бактерий.

«Понимание этого механизма означает, что мы можем найти больше способов для разработки новых антибиотиков», — говорит он.