Новый подход к борьбе с болезнями: торможение подвижности бактерий

Исследователи нашли новый способ борьбы с такими инфекциями, как болезнь Лайма и сифилис, нарушая работу "мотора" бактерий и предотвращая их распространение по организму.

Исследование, опубликованное в ACS Chemical Biology, может оказать широкое влияние на лечение инфекций в будущем на фоне растущей обеспокоенности по поводу устойчивых к антибиотикам штаммов.

Спирохеты — это тонкие, штопорообразные бактерии, которые проникают через ткани организма с помощью скрытого пропеллероподобного мотора, защищённого мембраной от иммунной системы хозяина.

Ключевым элементом их способности двигаться является длинная нить — жгутик, соединённый с генерирующим движение механизмом организма посредством крюка. Крюк, построенный из самоорганизующихся белковых субъединиц FlgE, прочно удерживается вместе молекулярными мостиками, известными как лизиноаланиновые (LAL) сшивки.

"Когда образование LAL нарушено, крюк жгутика и мотор спирохеты не могут эффективно работать вместе. Это, в свою очередь, предотвращает способность спирохеты плавать через ткани тела и значительно снижает возможность распространения и заражения", — пояснил Майкл Линч, первый автор исследования.

Протестировав коллекцию существующих, одобренных для клинического применения лекарственных соединений, исследователи идентифицировали три вещества — гексахлорофен, триклозан и дихлорофен, — которые можно использовать в качестве ингибиторов для вмешательства в связи между молекулами LAL и крюком жгутика.

В одном эксперименте со спирохетой, связанной с заболеванием дёсен, обработка гексахлорофеном значительно снизила способность бактерий к движению, демонстрируя, что остановка их подвижности может стать мощным новым способом борьбы с инфекциями.

Спирохеты, включая Borrelia (болезнь Лайма), Treponema (сифилис) и Leptospira (лептоспироз), высокоинвазивны и способны проникать практически в любую ткань человеческого тела, даже преодолевая гемато-энцефалический барьер.

Многие из этих инфекций устойчивы, их трудно диагностировать на ранней стадии, и иногда они резистентны к стандартным лекарствам. Текущее лечение в основном полагается на антибиотики, которые воздействуют на бактерии и клетки неразборчиво, затрагивая как вредные, так и полезные бактерии.

"В отличие от этого, наш подход высокоспецифичен, нацелен на образование LAL в жгутиках патогенных спирохет — единственных известных бактерий, катализирующих образование LAL-сшивок между субъединицами жгутика", — сказал Линч.

"Эта специфичность потенциально может снизить сопутствующий ущерб для полезных бактерий, таких как микробиота кишечника, что является значительным преимуществом по сравнению с обычными антибиотиками".

Потребность в новых противомикробных стратегиях для борьбы со спирохетами актуальна, поскольку появляются устойчивые к антибиотикам штаммы. Подход исследователей, фокусирующийся на подвижности бактерий, может расширить количество мишеней для разработки антибиотиков, помогая решить проблему устойчивости болезнетворных бактерий к современным распространённым антибиотикам.

"Хотя подвижность бактерий изучалась широко, это первое исследование, нацеленное на LAL-сшивки в крюке жгутика как на противомикробную стратегию", — сказал Брайан Крейн, автор-корреспондент публикации.

"В конечном счёте, поскольку подвижность широко признана фактором, усиливающим способность патогенных спирохет вызывать заболевание, наши результаты устанавливают LAL-сшивание в качестве законной мишени для разработки противомикробной терапии".