Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает механизм, с помощью которого устойчивые к лекарствам бактериальные клетки поддерживают защитный барьер.Результаты открывают путь к новой волне лекарств, которые убивают супербактерий, разрушая их защитные стены, а не атакуют сами бактерии.
Это означает, что в будущем у бактерий может вообще не развиться лекарственная устойчивость.Раскрытие этого механизма также может помочь ученым больше узнать о дисфункциях человеческих клеток, связанных с такими расстройствами, как диабет, болезнь Паркинсона и другие нейродегенеративные заболевания.Команда при поддержке Wellcome Trust использовала Diamond Light Source, одну из самых передовых научных машин в мире, для исследования класса бактерий, называемых «грамотрицательные бактерии».Алмаз излучает интенсивный свет в 10 миллиардов раз ярче, чем солнце, что позволяет ученым исследовать практически любой материал в атомных деталях.
Грамотрицательные бактерии особенно устойчивы к антибиотикам из-за непроницаемой внешней мембраны их клеток на основе липидов.
Эта внешняя мембрана действует как защитный барьер против атак со стороны иммунной системы человека и антибиотиков. Это позволяет патогенным бактериям выжить, но устранение этого барьера приводит к тому, что бактерии становятся более уязвимыми и умирают.Исследовательская группа ранее обнаружила в этом защитном барьере «ахиллесову пяту».
Но до сих пор было неизвестно, как именно построена и поддерживается эта защитная клеточная стена — «сборочная машина».Ведущий исследователь профессор Чанцзян Донг из Норвичской медицинской школы UEA сказал: «Бактериальная множественная лекарственная устойчивость, также известная как устойчивость к антибиотикам, представляет собой глобальную проблему для здоровья. Многие современные антибиотики становятся бесполезными, вызывая сотни тысяч смертей каждый год. количество супер-ошибок растет с неожиданной скоростью.«Грамотрицательные бактерии — одни из самых сложных для борьбы с ними, потому что они устойчивы к антибиотикам.
«Все грамотрицательные бактерии имеют защитную клеточную стенку. Бета-цилиндрические белки образуют ворота клеточной стенки для импорта питательных веществ и секретирования важных биологических молекул.
«Механизм сборки бета-ствола (BAM) отвечает за создание ворот (белков бета-ствола) в клеточной стенке.«Из-за того, что машина для сборки бета-стволов не может построить ворота в клеточной стенке, бактерии погибнут».Ученые изучили грамотрицательные бактерии E.coli, у которых механизм сборки бета-ствола содержит пять субъединиц — известных как BamA, BamB, BamC, BamD и BamE. Они хотели точно знать, как эти субъединицы работают вместе, чтобы вставить белки внешней мембраны во внешнюю мембрану или клеточную стенку.
Профессор Донг сказал: «Наше исследование показывает всю структуру механизма сборки бета-ствола в двух состояниях — начальном и конечном состояниях. Мы обнаружили, что пять субъединиц образуют кольцевую структуру и работают вместе, чтобы выполнить вставку белка внешней мембраны с использованием нового вращения. и механизм вставки.«Наша работа — первая, в которой показан весь комплекс БАМ.
Это открывает путь к разработке лекарств нового поколения.«Механизм сборки бета-ствола абсолютно необходим для выживания грамотрицательных бактерий. Субъединица BamA расположена на внешней мембране и подвергается воздействию внешней стороны бактерий, что является отличной мишенью для новых лекарств.«В митохондриях человека подобный комплекс, называемый комплексом механизмов сортировки и сборки (SAM), отвечает за построение белков внешней мембраны во внешней мембране митохондрий.
«Дисфункция белков внешней мембраны митохондрий связана с такими заболеваниями, как диабет, болезнь Паркинсона и другие нейродегенеративные заболевания, поэтому мы надеемся, что эта работа также может помочь нам лучше понять эти человеческие заболевания».