Канал неожиданной значимости

Учёные из исследовательских групп профессора Сусанны Андрейд и профессора Оливера Айнсле, членов Института органической химии и кластера передового опыта BIOSS (Центр изучения биологической сигнализации) Фрайбургского университета, впервые получили точные данные о функции транспортного белка для формиата — важного метаболита бактерий. Эти результаты могут потенциально привести к разработке новых антибиотиков, как сообщает команда в научном журнале PNAS.

Микробная флора кишечника млекопитающих состоит из различных микроорганизмов и видов бактерий. В кишечнике человека обитает несколько сотен граммов микроорганизмов, которые особенно важны для переработки пищи. В среде, богатой питательными веществами и углеводами, но бедной кислородом, многие виды бактерий развили особую форму метаболизма: смешанно-кислотное брожение. Этот процесс включает расщепление поступающего с пищей сахара на органические кислоты, такие как муравьиная, уксусная и молочная кислоты, с последующим их выделением. Это даёт бактериям энергию, но также приводит к значительному закислению их среды, что выгодно как полезным кишечным бактериям, так и патогенным видам, таким как холерный вибрион и сальмонелла. Смешанно-кислотное брожение отсутствует в организме человека. Молекулярные компоненты этого процесса у бактерий, таким образом, предоставляют основу для разработки новых антибиотиков против патогенных видов.

Формиат — центральный белковый компонент смешанно-кислотного брожения. Кишечные бактерии обладают формиатным каналом FocA — особым транспортным белком, который переносит формиат (отрицательно заряженный ион муравьиной кислоты) через клеточную мембрану бактерий. Чтобы больше узнать о функции FocA, Андрейд ввела этот белок в искусственную биологическую мембрану и измерила электрические токи ионов, протекающих через формиатный канал. Помимо точных данных о транспортном поведении FocA, команде удалось собрать подробную информацию о "затворном" механизме канала: когда pH среды становится слишком низким, он предотвращает самоповреждение бактерий, прекращая экспорт кислот. Фрайбургские учёные также обнаружили, что FocA может транспортировать и другие анионы: ионы уксусной, молочной и пировиноградной кислот — именно продукты смешанно-кислотного брожения. Поведение канала для различных соединений соответствует пропорциям, в которых они образуются при метаболизме сахара.

Таким образом, канал FocA имеет гораздо более центральное значение для этого процесса, чем предполагалось ранее. Это может сделать его идеальной основой для будущих терапевтических мер при заболеваниях кишечного тракта человека.