Как кишечная палочка защищается от антибиотиков

Антибиотик Ципрофлоксацин, один из самых широко используемых в мире, атакует ДНК бактериальных клеток. Он связывается с белком, который поддерживает структуру ДНК, разрезая и сшивая её нити. Когда антибиотик связывается с белком, эта функция блокируется, что приводит к повреждению ДНК, включая образование неполных одноцепочечных фрагментов.

Эти фрагменты запускают SOS-ответ — аварийную реакцию бактерии. Обычно палочковидные E. coli в ответ на Ципрофлоксацин превращаются в длинные нити. Многие обычные процессы, такие как репликация, приостанавливаются, и клетка бросает все ресурсы на ремонт повреждений.

Если ремонт неэффективен, бактерии прибегают к последнему средству — изменению ДНК, то есть мутациям. Именно этот ответ помогает бактериям адаптироваться и стать устойчивыми к антибиотикам.

Исследователи из Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU) изучили, как работает SOS-ответ при воздействии небольших, несмертельных доз Ципрофлоксацина. Их работа опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.

Ключевое открытие: активируются все 60 генов SOS-ответа одновременно, а не поэтапно, как считалось ранее. Регуляция происходит не на уровне генов, а на уровне белков.

Исследование впервые одновременно изучило три уровня SOS-ответа: активацию генов, белки и малые молекулы. Измерения проводились часто — от одной минуты до двух часов после воздействия антибиотика.

Почему это важно: Даже при лечении инфекции не все бактерии подвергаются одинаковому воздействию антибиотика из-за разной проницаемости тканей или естественной устойчивости. Низкие дозы антибиотиков также присутствуют в воде и сточных водах. Это создает условия для развития устойчивости.

Новое понимание механизмов SOS-ответа может помочь в разработке новых лекарств. Можно создать вещества-ингибиторы, которые будут атаковать эти механизмы. Такие ингибиторы можно будет применять вместе с антибиотиками вроде Ципрофлоксацина, чтобы предотвратить развитие резистентности.