Белковый транспортер кальция в бактериях открывает перспективы для разработки лекарств и безопасности пищевых продуктов

Исследователи из Университета Умео раскрыли детали того, как бактерии используют кальций для регуляции жизненно важных процессов способом, отличающимся от человеческих клеток. Это открытие значимо для борьбы с устойчивостью к антибиотикам и повышения безопасности в производстве продуктов питания.

Ионы кальция — важные сигнальные молекулы в клетках растений, животных и человека. Они помогают регулировать такие процессы, как нервные импульсы, реакции на стресс и сердцебиение. В исследовании, опубликованном в Science Advances, команда из Университета Умео показала, как белок в бактериях Listeria транспортирует кальций иначе, чем в эукариотических клетках (например, человеческих или растительных).

Белок LMCA1 помогает бактерии — которая может вызывать пищевое отравление — выживать в суровых условиях, например, при воздействии иммунной системы человека или щелочных сред, используемых для уничтожения бактерий в коммерческом производстве продуктов питания.

«Результаты особенно интересны для разработки новых лекарств против бактериальных инфекций и для пищевой промышленности», — говорит доцент кафедры химии Магнус Андерссон, руководитель исследовательской группы.

Команда разработала метод с использованием синхротронного рентгеновского излучения для изучения движений белков во время выполнения их функций. Благодаря этому методу они могут отслеживать, как белок LMCA1 меняет свою структуру для транспорта кальция, и измерять скорость этого процесса. Им также удалось зафиксировать LMCA1 в критический момент, когда белок связывает кальций во время транспорта через клеточную мембрану.

«Было удивительно впервые увидеть это. Выявив также четкие различия между транспортом кальция в эукариотических и прокариотических системах, наше исследование сделало важный шаг к разработке новых антимикробных стратегий и обеспечению безопасности в производстве продуктов питания», — говорит Андерссон.

Многое известно о том, как кальций регулируется в сложных организмах, таких как человек. Но лишь недавно исследователи начали открывать, как бактерии — простые одноклеточные организмы — управляют кальцием.

У них отсутствуют органеллы, такие как митохондрии, которые обычно помогают регулировать уровень кальция. Несмотря на это, бактерии все же могут реагировать на изменения уровня кальция, особенно в стрессовых условиях, таких как воздействие токсинов или во время инфекций.

Когда уровень кальция у человека выходит из равновесия, это может привести к заболеваниям — например, неврологическим, мышечным и сердечно-сосудистым.

«Теперь мы будем использовать разработанные нами методы для создания молекул, способных активировать белки-транспортеры кальция в случаях сердечной недостаточности», — говорит Андерссон.