Новое исследование объясняет устойчивость к антибиотикам у болезни яблонь и груш
Как и люди, фермеры десятилетиями используют антибиотики для защиты ценных культур. Для борьбы с бактериальным ожогом (fire blight) яблонь и груш, который ежегодно наносит ущерб более чем на $100 млн только в США, применяли стрептомицин. Однако, как и в медицине, бактерии-возбудители становятся устойчивыми.
Учёные из Университета Иллинойса и Нанкинского сельскохозяйственного университета (Китай) изучают два новых антибиотика — касугамицин и бластицидин S — пока у бактерий ещё не развилась к ним резистентность.
Механизм действия антибиотиков
Возбудитель ожога, Erwinia amylovora (родственник E. coli), погибает от касугамицина, но механизм был неизвестен. Исследования на E. coli показали, что оба антибиотика проникают в клетку через два транспортера ABC-типа: олигопептидпермеазу (Opp) и дипептидпермеазу (Dpp).
Обычно эти транспортеры переносят мелкие белки через мембрану, но антибиотики используют их как "вход". Попав внутрь, они атакуют критический ген ksgA, что приводит к гибели бактерии.
Эксперимент и открытие регулятора
Чтобы проверить этот механизм у Erwinia amylovora, команда создала мутантные штаммы с нефункциональными транспортерами Opp и Dpp. Эти мутанты оказались устойчивыми к антибиотикам, подтвердив роль Opp/Dpp как "ворот" для касугамицина и бластицидина S.
Также был обнаружен ген RcsB, который регулирует экспрессию Opp и Dpp. При ограничении питательных веществ экспрессия повышается, что позволяет антибиотикам транспортироваться быстрее и убивать бактерии эффективнее.
Перспективы
Понимание механизмов транспорта и регуляции (Opp/Dpp и RcsB) открывает путь к повышению чувствительности бактерий. В будущем можно будет изменить формулу касугамицина для более эффективного проникновения даже при низких концентрациях.
"Получив всестороннее понимание механизмов устойчивости, мы можем разработать методы её предотвращения. Нам нужно понять это, пока это не произошло", — говорит соавтор исследования Юфу Чжао.
Исследование опубликовано в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions.