Открыт новый механизм самозащиты, используемый бактериями для борьбы с антибиотиками

Сотрудники лаборатории Константина Северинова в Сколтехе совместно с коллегами из России и США открыли новый механизм самозащиты бактерий от микроцина С – антибиотика, который в микроскопическом мире является мощным оружием, способным в некоторых случаях атаковать даже клетку-продуцента.

Открыт новый механизм самозащиты, используемый бактериями для борьбы с антибиотиками

Результаты исследования опубликованы в журнале mBio. Микроцин С представляет собой пептидно-нуклеотидный антибиотик, который продуцируется некоторыми штаммами бактерии Escherichia coli. По своей сути, это «троянский конь»: пептидная часть антибиотика помогает ему проникнуть в клетку, которая при помощи своих внутренних механизмов превращает его в так называемый «преобразованный McC».

Это соединение полностью блокирует биосинтез белка, воздействуя на его важнейший компонент – аспартил-тРНК-синтетазу. Продолжая аллегорию с троянским конем, отметим, что к несчастью для штамма-продуцента микроцина С, некоторые «греки» бросают своего «коня» слишком рано, еще не покинув продуцирующую клетку, что приводит к самоинтоксикации. Именно поэтому этой клетке приходится проявлять изобретательность и искать средства защиты от своего же оружия. Одним из таких средств является фермент, который нейтрализует «преобразованный McC» путем ацетилирования.

Аспирант Сколтеха Эльдар Ягмуров и его коллеги открыли новый механизм самозащиты клеток: использование гидролаз из суперсемейства гистидин-триад (HIT) (то есть ферментов, способных с помощью воды расщеплять большие молекулы на более мелкие).

Открыт новый механизм самозащиты, используемый бактериями для борьбы с антибиотиками
Структуры неаминопропилированного (McC1120 ) и аминопропилированного (McC1177 ) E.coli microcin C. Аминопропильная группа обозначена стрелкой

«Предположения о том, что HIT-гидролазы участвуют в механизмах самозащиты клеток от микроцина С, высказываются уже давно. Известно, что один из ферментов этого семейства способен разрушать связь между фосфором и азотом, которая соединяет две части в системе, очень напоминающей McC. Мы предположили, что в данном суперсемействе может найтись и другой фермент, способный воздействовать на микроцин С», – говорит Ягмуров.

Используя средства биоинформатики, ученые предсказали кластер в геноме грамотрицательной бактерии Hyalangium minutum, который кодирует продуцирование McC-подобных соединений и конкретной HIT-фосфорамидазы, которая, как предполагают авторы, может обеспечить самозащиту от этих антибиотиков. Их предположения нашли подтверждение в ходе экспериментов, показавших, что фермент разрушает связь между «транспортной» и «боевой» частями «преобразованного McC», тем самым полностью его нейтрализуя.

Открыт новый механизм самозащиты, используемый бактериями для борьбы с антибиотиками
Кластер в геноме грамотрицательной бактерии Hyalangium minutum, который кодирует продуцирование McC-подобных соединений и HIT-фосфорамидазы

«Исследование естественных средств защиты от антибиотиков и, особенно, от перспективного противомикробного антибиотика McC, позволит на шаг опередить бактерии, модифицировав его таким образом, чтобы он мог противостоять этим естественным механизмам», – добавил Ягмуров.

Как отмечается в статье, свои собственные аналоги HIT-фермента H. minutum могут быть и у других бактерий, причем каждый из них может обеспечивать защиту от конкретного соединения, аналогичного McC, помогая им выживать в жестоком мире бактерий.

Полученные результаты также позволяют предположить, что существует огромное количество пока не открытых соединений, подобных McC. Возможно, некоторые из них в перспективе можно будет взять за основу при создании антибиотиков для практического применения.

Текст: Сколтех

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
1 175 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0