Генетическая модификация стрептомицетов позволила получить природный антимикробный агент в нужном для исследования его свойств количестве. Белок под названием формикамицин может стать основой новых перспективных антибиотиков.
Снимок биопленки золотистого стафилококка, сделанный при помощи сканирующего электронного микроскопа. Ширина изображения — 25,1 микрометра / ©Paul Gunning, Spot On Micro
В войне человечества против болезнетворных бактерий люди стремительно теряют инициативу: микробы все лучше приспосабливаются к воздействию антибиотиков. Признанный чемпион в этой дисциплине — метициллинрезистентный золотистый стафилококк (MRSA). Эту заразу крайне трудно подавить известными способами, а если у больного ослаблен иммунитет, MRSA может в кратчайшие сроки обеспечить целый спектр тяжелых осложнений.
Однако, как часто бывает, в природе существует масса решений этой проблемы. Некоторые микроорганизмы давно научились эффективно противостоять своим конкурентам. Например, бактерии вида Streptomyces formicae вырабатывают специфический белок формикамицин, убивающий другие микробы. По неизвестным пока причинам стафилококк не способен выработать к нему устойчивость. Но, чтобы понять свойства этого естественного антибиотика и выяснить, почему он так эффективен, необходимо научиться вырабатывать достаточное количество белка.
В естественных условиях Streptomyces formicae выделяют формикамицин только при определенных обстоятельствах. Чтобы стимулировать этот процесс, исследователи из Центра Джона Иннеса (Великобритания) изучили геном бактерии. Они нашли как участки, отвечающие за выработку нужного белка, так и подавляющие ее. Путем модификаций при помощи метода CRISPR/Cas9 ученые усовершенствовали наследственный материал микроорганизмов.
Получившийся ГМО-стрептомицет не только обладает сразу двумя копиями стимулирующих производство формикамицина генов, но и лишен «тормозов». В итоге выработка природного антибиотика увеличилась больше самых оптимистичных прогнозов ученых — в десять раз. Причем отключение репрессора принесло дополнительное преимущество модифицированных бактерий. Теперь они могут вырабатывать формикамицин в жидкой среде, что очень удобно для промышленного производства антибиотика
Безусловно, это еще не прорыв на пути к созданию универсального лекарства от MRSA, но большой шаг. У микробиологов появилась возможность получить формикамицин в больших количествах и подробно его изучить. Это поможет если не разработать на его базе новый антибиотик, то хотя бы сделать выводы о том, как стафилококк становится уязвимым. Подробности о своей работе ученые опубликовали в рецензируемом журнале Cell Chemical Biology.
Интересный факт: использовать стрептококки против стафилококков и других бактерий первыми научились не люди. Муравьи вида Tetraponera penzigi живут в симбиозе с Streptomyces formicae, которая убивает болезнетворные микробы на теле и в жилищах насекомых.
