Нацеливание на металлы для борьбы с патогенными бактериями

Исследователи из Лаборатории молекулярной медицины инфекций Швеции (MIMS) в Университете Умео (Швеция) участвовали в открытии уникальной системы захвата необходимых металлов у патогенной бактерии Staphylococcus aureus. Работа, возглавляемая учёными из CEA (Франция) в сотрудничестве с исследователями из Университета По, INRA и CNRS, выявила новую потенциальную мишень для разработки антибиотиков. Результаты опубликованы в журнале Science 27 мая.

Металлы необходимы для жизни, и патогенные бактерии выработали сложные системы для компенсации низкой концентрации этих важных элементов в окружающей среде, в частности, внутри организма хозяина. Случай железа особенно хорошо изучен: некоторые бактерии производят молекулы-сидерофоры, которые специфически захватывают железо. Теперь исследователи идентифицировали новую молекулу-улавливатель металлов, производимую Staphylococcus aureus, и назвали её стафилопин.

Учёные выявили ключевых игроков, позволяющих патогену захватывать широкий спектр необходимых металлов из окружающей среды, таких как никель, цинк, кобальт, медь и железо. Три фермента с ранее неизвестной функцией обеспечивают производство стафилопина путём комбинации трёх строительных блоков: D-гистидина, аминобутирата и пирувата. Система экспорта выводит стафилопин из клетки, где он захватывает целевые металлы из внеклеточной среды. Затем комплекс стафилопин/металл может быть поглощён клеткой через специфическую систему импорта. Известно, что при отсутствии этих систем импорта/экспорта вирулентность Staphylococcus aureus снижается, хотя причины этого явления до конца не были понятны.

«Примечательно, что несколько лет назад мы обнаружили, что многие таксономически неродственные бактерии могут выделять в окружающую среду высокие концентрации самых разных D-аминокислот. Следовательно, D-гистидин может быть лишь одной из многих D-аминокислот, способных служить строительным блоком для новых молекул, подобных стафилопину», — пояснил Фелипе Кава из MIMS/Университета Умео.

Открытие стафилопина, механизма его сборки и транспорта этими системами может проложить путь для разработки новой стратегии борьбы с патогенными бактериями путём воздействия на их зависимость от металлов.

Удивительно, но стафилопин очень напоминает никотианамин — молекулу, встречающуюся у всех растений и обеспечивающую транспорт необходимых металлов от корней к различным надземным органам. Обнаружение сходного улавливателя металлов в трёх царствах жизни (археи, эукариоты и теперь бактерии) указывает на древнее происхождение этого типа молекул.