Как стафилококк цепляется за кожу человека: открыт рекордный по силе белковый «захват»
Новое исследование, проведенное учеными из Университета Оберна (США), Бельгии и Великобритании и опубликованное в Science Advances, раскрыло механизм, позволяющий бактерии Staphylococcus aureus (стафилококк) прочно прикрепляться к человеческой коже. Это объясняет, почему инфекции, особенно у пациентов с экземой или ослабленным кожным барьером, часто бывают стойкими и трудно поддаются лечению.
Ключевое открытие: рекордная сила сцепления
Исследователи обнаружили, что бактериальный белок SdrD действует как «кошка», с невероятной силой цепляясь за человеческий белок кожи десмоглеин-1.
- Это самая прочная нековалентная (основанная на взаимодействии, а не на образовании общей электронной пары) белковая связь из когда-либо зарегистрированных. Она прочнее суперклея и почти не имеет аналогов в природе.
- Эта связь выдерживает мощные механические воздействия, что объясняет, почему бактерии остаются на коже даже после расчесывания, мытья или потоотделения.
Неожиданная роль кальция
Эксперименты показали, что кальций играет ключевую роль в укреплении этого захвата.
- При снижении уровня кальция связь между SdrD и десмоглеин-1 значительно ослабевала.
- Добавление кальция делало комплекс еще более устойчивым к разрыву.
Это особенно важно для пациентов с экземой, у которых баланс кальция в коже нарушен. Такие нарушения могут не защищать, а наоборот, усиливать сцепление стафилококка.
Методология: эксперименты и моделирование
Для открытия ученые объединили два подхода:
- Эксперименты с одной молекулой (атомно-силовая микроскопия) в Европе для измерения силы прикрепления.
- Вычислительное моделирование в Оберне для детального изучения взаимодействия на атомном уровне.
Оба метода привели к одному выводу: сила сцепления SdrD с десмоглеин-1 превосходит все известные биологические белковые связи.
Перспективы для новых методов лечения
Открытие указывает на новый путь борьбы с инфекциями, в том числе с устойчивым к антибиотикам MRSA. Вместо уничтожения бактерий (что ведет к развитию устойчивости), можно разработать терапии, которые блокируют или ослабляют адгезию (прилипание).
«Мы не пытаемся уничтожить бактерии, а хотим помешать им изначально зацепиться», — говорит Рафаэль Бернарди, соавтор исследования.
Если стафилококк не сможет закрепиться на коже, у иммунной системы будет больше шансов устранить его до развития инфекции.
Исследование демонстрирует, как междисциплинарное сотрудничество в области биофизики позволяет решать сложные медицинские проблемы, открывая новые мишени для терапии.