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).

«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.

«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.

Сколтех

280 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше