Ученые раскрыли механизм устойчивости золотистого стафилококка к антибиотикам

Многие штаммы бактерии Staphyloccocus aureus (золотистый стафилококк) во всем мире уже устойчивы ко всем антибиотикам, кроме ванкомицина. По мере развития устойчивости и к этому мощному препарату, S. aureus становится все ближе к статусу неуязвимого патогена. Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле не только определили механизм распространения устойчивости к ванкомицину между бактериями, но и предложили способы потенциально остановить этот процесс.

Работа под руководством Мэтью Рединбо, профессора химии, посвящена растущей угрозе неизлечимых стафилококковых инфекций — глобальной проблеме общественного здравоохранения.

"Мы жили в мире, где антибиотики легко излечивали бактериальные заболевания. Но это явно уже не так. Нам нужно понять, как бактерии приобретают устойчивость к таким препаратам, как ванкомицин, который десятилетиями служил 'антибиотиком последней надежды'", — заявил Рединбо.

Команда Рединбо изучила бактериальный фермент Nicking Enzyme in Staphyloccoccus (NES). Этот фермент взаимодействует с плазмидами — кольцевыми молекулами двухцепочечной ДНК внутри бактерий, которые часто содержат гены устойчивости к антибиотикам и могут передавать эти гены от одной бактерии к другой.

Ключевые открытия:

• Определена кристаллическая структура фермента NES.
• Установлено, что NES делает разрыв (ник) в одной цепи плазмиды в очень специфичном месте и особым способом.
• Фермент формирует две петли, которые совместно "зажимают" одну цепь ДНК в определенной бороздке, чтобы разрезать её. Эта освобожденная цепь может покинуть бактерию-хозяина и перенестись в соседнюю, делая её устойчивой к ванкомицину.

Исследователям удалось получить "снимок" фермента, связанного с плазмидой, что подтвердило точное место его работы.

Потенциальное решение:

Зная, какую бороздку в ДНК распознает фермент, ученые спроектировали небольшую синтетическую молекулу, которая занимает эту бороздку и блокирует NES. В сотрудничестве с коллегами из Калифорнийского технологического института было показано, что эта молекула предотвращает разрыв ДНК ферментом, что потенциально может остановить распространение генов устойчивости.

По мнению авторов, эта молекула может стать основой для будущих исследований, направленных на разработку эффективных методов борьбы с устойчивыми штаммами S. aureus.

"Это открывает двери для потенциальной остановки распространения антибиотикорезистентности — именно то, что нам нужно в эту постантибиотическую эру", — отметил Рединбо.

Исследование опубликовано в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.