Ключ к патогенной слизи раскрыт

Исследование, опубликованное 2 сентября в журнале eLife, раскрывает механизмы, с помощью которых бактерии прикрепляются к поверхностям и образуют биоплёнки. Это открытие может привести к созданию методов лечения инфекций мочевыводящих путей и муковисцидоза, преодолевая устойчивость бактерий к антибиотикам.

Биоплёнки — это сообщества бактерий, играющие роль во многих заболеваниях. Новое исследование показывает, как ключевую роль в переходе от свободного плавания к образованию биоплёнки играет распространённая сигнальная молекула бактерий — циклический ди-ГМФ.

«Большинство бактерий образуют биоплёнки как стратегию адаптации к изменяющейся среде», — сказал Хольгер Зондерманн, один из старших авторов статьи. Экологические триггеры заставляют бактерии выделять слизь из ДНК, сахаров и белков, которая прикрепляет колонии к поверхностям.

Исследование описывает образование биоплёнки у в основном непатогенных бактерий Pseudomonas fluorescens.

• При богатых питательными веществами условиях (например, при наличии фосфата) уровень циклического ди-ГМФ в клетке повышается.
• Это улавливается белком LapD, который связывается с ферментом LapG.
• В свободном состоянии LapG разрушает белок, важный для плотного прилипания бактерий к поверхности.
• Таким образом, когда LapG связан, бактерии могут прикрепиться и сформировать биоплёнку.

При низком уровне фосфата эта цепочка событий происходит в обратном порядке, высвобождая фермент LapG, который разрушает связи, удерживающие клетки на поверхности, что приводит к распаду биоплёнки.

Эта система, обнаруженная и у других бактерий, может стать «ахиллесовой пятой» образования биоплёнок. Исследователи показали, что небольшие молекулы (пептиды) могут имитировать сайты связывания LapG на LapD, предотвращая их взаимодействие. Это оставляет LapG свободным и препятствует образованию биоплёнок. Такие находки могут быть использованы для разработки препаратов, нарушающих способность бактерий прикрепляться к поверхности.

«Около 80% хронических инфекций связывают с образованием биоплёнок», — отметил Зондерманн. Они также засоряют катетеры, кардиостимуляторы и сердечные клапаны. Кроме того, биоплёнки могут защищать бактерии от антибиотиков и способствовать развитию устойчивости к ним.