Ученые открыли механизм устойчивости бактерий к природным антибиотикам

Группа ученых под руководством Сатиша Нэара (Satish Nair) исследовала механизм противостояния бактерий природному антибиотику — микроцину C7, сообщает сайт Университета Иллинойса. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). В работе принимали участие российские ученые: Константин Северинов, Анастасия Метлицкая и Антон Тихонов.

Биохимики изучили механизм устойчивости бактерий к микроцинам — природным антибиотикам, закодированным в геноме микроорганизмов. Большинство микроцинов действуют, встраиваясь в мембраны чувствительных клеток и увеличивая их проницаемость. Но микроцин C7 проникает в цитоплазму и действует на внутриклеточную мишень — фермент аспартил-тРНК-синтетазу, который участвует в синтезе белка в клетке. Антибиотики этого класса действуют на многие грам-отрицательные и грам-положительные бактерии и используются при лечении кожных инфекционных заболеваний.

Для проникновения в клетку микроцин C7 использует стратегию "троянского коня" — он прикрепляется к белку, который бактерия использует в качестве источника аминокислот, и таким образом остается незамеченным. При расщеплении белка на аминокислоты токсин высвобождается.

Поскольку токсичность микроцинов высока, бактерии, которые их продуцируют, защищают сами себя от действия этих токсинов. Защиту обеспечивает ген, продуцирующий белок-пептидазу MccF, способную нейтрализовать микроцин C7.

Чтобы раскрыть механизм действия, ученые кристаллизовали MccF и изучили его структуру. Белок выглядит как большинство ферментов своего семейства, но, в отличие от них, в его структуре присутствует петля, которая расположена близко к активному центру и отвечает за распознавание антибиотика и взаимодействие с ним. В результате такого взаимодействия антибиотик нейтрализуется.

"Теперь мы знаем, что специфические аминокислотные остатки ответственны за деградацию этого класса антибиотиков, и знаем весь механизм воздействия клетки на них — от типа генов до процесса нейтрализации микроцина C7", — отмечает профессор Нэар. "Обладая этой информацией, ученые — и, в конечном счете, клинические врачи, — смогут изучать геном болезнетворных бактерий и искать в нем гены, отвечающие за "антибиотикорезистентную петлю".