С каждым годом все больше штаммов бактерий развивают устойчивость к антибиотикам, которые мы используем для лечения смертельных инфекций. В Исследовательском институте Скриппса (TSRI) ученые работают над разработкой новых форм этих лекарств, включая антибиотик под названием ариломицин, но тесты показали, что бактерии также могут стать устойчивыми к ариломицину.Теперь ученые из TSRI обнаружили, что важный человеческий патоген Staphylococcus aureus развивает устойчивость к этому препарату, «включая» ранее не охарактеризованный набор генов.«Это объясняет, почему уровень устойчивости к антибиотикам у некоторых бактерий выше, чем у других», — сказал профессор TSRI Флойд Ромесберг, старший автор нового исследования. «Устойчивость зависит от этого небольшого набора генов, которые, как никто не знал, могут способствовать устойчивости к ариломицинам».
Эти результаты были опубликованы на этой неделе журналом mBio.Не очень важный белок
Антибиотики на основе ариломицина обычно останавливают рост бактерий, подавляя белок, называемый сигнальной пептидазой типа I (SPase), давно известный как «необходимый» белок, потому что ученые считали, что бактерии не могут жить без него.
Задача SPase — отсекать пептидные последовательности от белков, когда белки проходят изнутри клетки наружу для выполнения таких функций, как получение питательных веществ. Без этого расщепления пептидных «почтовых индексов» эти важные белки не могут достичь внешней части клетки и вместо этого накапливаются в мембране, и бактерия погибает.
По крайней мере, так думали ученые, пока исследования в лаборатории Ромесберга в TSRI не показали, что некоторые бактерии выживают, даже когда ариломицин нацелился на SPase и ингибировал ее. К удивлению исследователей, они обнаружили, что S. aureus может выжить после того, как они удалили ген, чтобы полностью продуцировать SPase.
«Мы не поверили этому», — сказал Ромесберг. «Никто бы не поверил, что SPase не важен. Если снять колеса с машины — она не будет ездить».Следующим их шагом было выяснить, как S. aureus выживает без SPase.«Ответ должен был быть», — сказал Аррин Крэни, научный сотрудник TSRI и первый автор нового исследования.
Разблокирование сопротивленияИспользуя технологию секвенирования ДНК, исследователи определили группу генов, которые работают вместе, чтобы заменить SPase.Они обнаружили, что в отсутствие SPase белок под названием AyrR включает эти гены, чтобы производить белки под названием AyrA и AyrBC, которые также могут отщеплять пептидные последовательности почтового кода.
Ученые полагают, что этот обходной путь мог развиться, чтобы помочь бактериям временами, когда уровень секреции белка высок, а SPase не может справиться с этой задачей в одиночку.«Мы считали само собой разумеющимся, что знаем все этапы секреции белка», — сказал Крэйни. «Теперь мы нашли способ обойти SPase».Ромесберг сказал, что это открытие показывает встроенную избыточность, которая помогает бактериям выжить во многих средах.
Он сказал, что следующий шаг в этом исследовании — выяснить, как в первую очередь включаются гены, продуцирующие AyrA и AyrBC.«Передача белков через клетку также очень важна для клеток человека», — сказал Ромесберг. «Все формы жизни должны секретировать белки, поэтому открытие этого нового этапа секреции белка имеет важные последствия».