Структура комплекса PelBC показывает, как бактерии строят устойчивые к антибиотикам биоплёнки

Бактериальные биоплёнки — это скопления клеток, которые обеспечивают выживание микроорганизмов в суровых условиях и обладают высокой устойчивостью к механическим и химическим воздействиям. Они представляют опасность, покрывая поверхности медицинских приборов или способствуя колонизации патогенов в пищевой промышленности. Биоплёнки облегчают бактериям обмен генетической информацией, что упрощает развитие устойчивости к антибиотикам.

Химики из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) в сотрудничестве с коллегами из Мюнхена и Гронингена исследовали, как полисахарид "Pel" — ключевой компонент многих биоплёнок — экспортируется из клетки патогена Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Этот патоген может вызывать пневмонию, инфекции мочевыводящих путей и менингит, а также устойчив ко многим антибиотикам, являясь "госпитальным микробом".

В статье, опубликованной в Nature Communications, описана структура экспортного комплекса PelBC, который представляет собой последнюю станцию в клетке перед высвобождением "Pel".

• Для формирования биоплёнок бактерии синтезируют и экспортируют различные биополимеры, в первую очередь полисахариды. Производство Pel требует белкового аппарата из нескольких субъединиц, пересекающего две мембраны.
• До сих пор не были известны ни структура этого аппарата, ни его динамика. С помощью крио-электронной микроскопии удалось разрешить структуру комплекса PelBC в липидных мембранах и идентифицировать путь полисахарида Pel.
• Исследование показывает, как электростатические взаимодействия используются в природе для сборки экспортного комплекса и обеспечения транспорта полисахарида.
• Однако для выживания клетки пора не может оставаться постоянно открытой для транспорта. Для этого необходим небольшое конформационное изменение в конце этой поры — открывается крошечные "ворота".
• Структура также показывает, как природа решает задачи в дизайне белков, например, сопряжение симметричного кольца субъединиц PelC с асимметричным каналом PelB.

Полученные результаты могут быть использованы для целенаправленной блокировки экспорта Pel и, следовательно, подавления образования биоплёнок. Следующим шагом исследовательской группы станет детальное изучение этого процесса экспорта, а также другого задействованного белкового комплекса, ответственного за синтез Pel в цитоплазме клетки и его транспорт через внутреннюю мембрану.