Малая РНК делает бактерии более устойчивыми к антибиотикам
Исследователи из Рурского университета в Бохуме выявили новый механизм регуляции природной устойчивости многих почвенных бактерий к антибиотикам. В журнале mBio от 13 ноября 2018 года команда под руководством Джессики Боргманн с кафедры микробной биологии описывает малую РНК, которая значительно влияет на устойчивость к антибиотикам и другие внутриклеточные процессы.
«Почвенные бактерии, устойчивые к антибиотикам, получают конкурентное преимущество перед микроорганизмами-соперниками, которые такие антибиотики выделяют», — объясняет профессор Франц Нарберхаус. Agrobacterium tumefaciens, почвенная бактерия, вызывающая опухоли у растений, известна своей толерантностью к бета-лактамным антибиотикам, таким как пенициллины. Исследователи объяснили механизм, лежащий в основе этой устойчивости, сосредоточившись на малой РНК, регулирующей различные процессы в Agrobacterium.
Меньшая устойчивость без малой РНК
Совместно с исследовательской группой прикладной микробиологии профессора Юлии Бандов команда Боргманн проанализировала, как меняется белковый состав клетки при отсутствии малой РНК. Результат: бактерии производили значительно меньше фермента, расщепляющего пенициллины. При добавлении ампициллина в культуру бактерий штамм без малой РНК оказался в сто раз более чувствительным к антибиотику, чем природный штамм.
«Таким образом, малая РНК, по-видимому, является причиной такой толерантности природного штамма к некоторым антибиотикам», — говорит Джессика Боргманн. Предполагается, что основная функция этой молекулы — обеспечить преимущество в конкуренции с другими микроорганизмами.
Вмешательство в различные метаболические пути
Дальнейший анализ показал, что малая РНК влияет на множество процессов, включая биосинтез бактериальной клеточной стенки. Однако при её отсутствии бактерии образовывали больше растительных опухолей, чем природный штамм. Исследователи полагают, что в природе два направления использования клеточных ресурсов сбалансированы: более высокая устойчивость к антибиотикам против более высокой вирулентности при образовании опухолей.
«Результаты указывают на сложное взаимодействие различных метаболических путей, — заключает Франц Нарберхаус. — Очевидно, в природе важно координировать несколько путей, чтобы обеспечить приспособленность в меняющихся условиях».
Малые РНК как эффективные регуляторы
Короткие молекулы РНК эффективно включают и выключают клеточные процессы по мере необходимости. Их синтез для клеток значительно быстрее и энергетически выгоднее, чем производство белковых регуляторов.
В последующих исследованиях учёные планируют выяснить точный механизм, с помощью которого РНК влияет на разные процессы, а также изучить, основана ли устойчивость к антибиотикам у других почвенных бактерий на схожем принципе и может ли она передаваться другим типам бактерий.