Работой руководили Элизабет Шэнк, доцент кафедры биологии Колледжа искусств и наук UNC-Chapel Hill, а также микробиологии и иммунологии Медицинской школы UNC-Chapel Hill, и Рэйчел Блейх, аспирантка UNC. — Фармацевтическая школа им. Чапела Хилла Эшелмана не только добавляет новое измерение в то, как мы лечим инфекции, но также может изменить наше понимание того, почему бактерии в первую очередь производят антибиотики.
«В течение долгого времени мы думали, что бактерии производят антибиотики по тем же причинам, по которым мы их любим, — потому что они убивают другие бактерии», — сказал Шэнк, чья работа опубликована в Раннем выпуске Труда Национальной академии наук США от 23 февраля. Наук. «Однако мы также знаем, что антибиотики иногда могут иметь неприятные побочные эффекты, такие как стимуляция образования биопленки."
Шэнк и ее команда теперь показывают, что этот побочный эффект — образование биопленок — в конце концов не является побочным эффектом, предполагая, что бактерии, возможно, эволюционировали, чтобы производить антибиотики для производства биопленок, а не только из-за их способности убивать.
Биопленки — это сообщества бактерий, которые образуются на поверхности; стоматологи обычно называют это явление зубным налетом.
Биопленки повсюду. Во многих случаях биопленки могут быть полезны, например, когда они защищают корни растений от патогенов.
Но они также могут нанести вред, например, когда они образуются на медицинских катетерах или питательных трубках у пациентов, вызывая заболевание.
«Никогда не было так удивительно, что многие бактерии образуют биопленки в ответ на антибиотики: это помогает им пережить атаку.
Но всегда считалось, что это общая реакция на стресс, своего рода неспецифический побочный эффект антибиотиков. Наши результаты показывают, что это неправда. Мы обнаружили антибиотик, который очень специфично активирует образование биопленок и делает это таким образом, который не имеет ничего общего с его способностью убивать."
Шэнк и ее команда ранее сообщали, что почвенная бактерия Bacillus cereus может стимулировать бактерию Bacillus subtilis к образованию биопленки в ответ на неизвестный секретируемый сигнал. B. subtilis содержится в почве и желудочно-кишечном тракте человека.
Используя визуализационную масс-спектрометрию, они впоследствии идентифицировали сигнальное соединение, которое индуцировало образование биопленок, как тиоциллин, член класса антибиотиков, называемых тиазолилпептидными антибиотиками, которые продуцируются рядом бактерий.
На тот момент Шэнк и ее коллеги знали, что у тиоциллина есть две очень специфические и разные функции, но они не знали почему — и хотели знать, как он работает.
Именно тогда они изменили структуру тиоциллина таким образом, что устранили его антибиотическую активность, но не остановили производство биопленки.
«Это говорит о том, что антибиотики могут независимо и одновременно вызывать потенциально опасное образование биопленок у других бактерий, и что эти действия могут действовать через определенные сигнальные пути», — сказал Шэнк. "Это вызвало дальнейшее обсуждение эволюции активности антибиотиков и того факта, что некоторые антибиотики, используемые в терапевтических целях, могут вызывать образование биопленок сильным и специфическим образом, что имеет широкие последствия для здоровья человека."