Обнаружены новые ферменты, связанные с клеточной стенкой бактерий — потенциальная мишень для антибиотиков
Исследователи из Университета Умео (Швеция) под руководством профессора Фелипе Кавы обнаружили новое семейство ферментов, которое создаёт уникальный тип поперечных сшивок между строительными блоками бактериальной клеточной стенки. Это открытие может помочь в разработке новых антибиотиков против инфекционных заболеваний.
Клеточная стенка бактерий имеет сетчатую структуру, защищающую клетку от разрыва под высоким внутренним давлением и от внешних угроз. Она состоит из молекул сахаров и аминокислот, соединённых различными типами поперечных сшивок. Эти сшивки играют ключевую роль в обеспечении прочности и стабильности стенки, а также позволяют бактериям адаптироваться к разным условиям и стрессам.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные выявили новое семейство ферментов, ответственных за образование уникальной поперечной связи между L-аланином и meso-диаминопимелиновой кислотой. Эти аминокислоты являются составными частями пептидных цепей клеточной стенки многих видов бактерий.
Фермент, названный LD1,3-транспептидазой, был обнаружен в различных группах альфа- и бета-протеобактерий, включая оппортунистические патогены, такие как Burkholderia и Achromobacter.
Используя модель Gluconobacter oxydans (организм, применяемый в производстве уксуса), исследователи идентифицировали новый фермент и определили его трёхмерную структуру. Они показали, что LD1,3-транспептидаза обладает уникальными свойствами, отличающими её от других известных ферментов, участвующих в образовании сшивок. Эти особенности позволяют ферменту использовать различные субстраты и осуществлять разнообразные реакции, что критически важно для поддержания целостности клеточной стенки.
Ключевой вывод: клетки, лишённые этих поперечных сшивок, демонстрируют повышенную чувствительность к β-лактамным антибиотикам. Это указывает на то, что LD1,3-транспептидазы являются перспективной мишенью для терапевтического воздействия, особенно для повышения эффективности существующих антибиотиков.
«Бактериальная клеточная стенка — одна из самых удивительных структур, однако о её разнообразии и динамике ещё многое неизвестно. Выявляя и характеризуя новые семейства ферментов, такие как LD1,3-транспептидаза, мы не только расширяем понимание биологии бактерий, но и находим новые мишени для разработки антибиотиков против инфекционных заболеваний», — говорит профессор Фелипе Кава.