Обнаружен «выключатель» для формирования биоплёнок

Бактерии часто образуют биоплёнки — сообщества клеток, скреплённые прочной сетью волокон, которые защищают их от угроз, включая антибиотики. Это серьёзная проблема в здравоохранении, так как биоплёнки на медицинском оборудовании сложно стерилизовать.

Исследователи из Университета Мэриленда обнаружили ключевое звено в этом процессе: фермент, который отключает сигналы, побуждающие бактерии формировать биоплёнку. Результаты опубликованы 24 августа 2015 года в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Как работает «выключатель»

Известно, что сигнальная молекула циклический ди-ГМФ (c-di-GMP) активирует формирование биоплёнок у многих патогенных бактерий, таких как Escherichia coli, Salmonella enterica и Vibrio cholerae. Однако для завершения процесса необходимо удалить этот сигнал.

Учёные впервые идентифицировали фермент олигорибонуклеазу, который завершает очистку клетки от c-di-GMP, полностью отключая сигнальный путь. Исследование проводилось на бактерии Pseudomonas aeruginosa, вызывающей внутрибольничные инфекции, но аналогичный механизм, вероятно, работает у многих видов.

Двухэтапный процесс

1. c-di-GMP превращается в промежуточную молекулу pGpG (известный ранее этап).
2. Олигорибонуклеаза расщепляет pGpG, окончательно прерывая сигнал.

«Уровень c-di-GMP в клетке можно сравнить с водой в раковине. Поскольку никто не знал, где находится «слив», наше открытие завершает картину сигнального процесса», — пояснил соавтор Винсент Ли.

Перспективы применения

Открытие олигорибонуклеазы может помочь в разработке новых антибиотиков, дезинфицирующих средств и покрытий для борьбы с биоплёнками на медицинских устройствах (имплантатах, кардиостимуляторах), что позволит предотвращать инфекции и избегать дорогостоящих замен.

Не универсальное решение

Исследователи отмечают, что это не «серебряная пуля». Гены, ответственные за сигналы c-di-GMP, есть у большинства бактерий, но фермент олигорибонуклеаза — только у некоторых. Поиск альтернативных «выключателей» у других организмов станет следующей целью работы.