Исследователи из Университета Лестера пролили новый свет на то, как бактерии чувствуют питательные вещества в окружающей их среде. Это открытие может дать важные знания для разработки лекарств и антибиотиков для борьбы с целым рядом заболеваний, включая туберкулез.
Исследовательская группа под руководством доктора Хелен О'Хара из отдела инфекций, иммунитета и воспаления Университета Лестера определила функции определенного белка (киназы G), которые позволяют группам бактерий, таким как Mycobacterium tuberculosis, обнаруживают аминокислоты в своем окружении, позволяя бактериям регулировать свой метаболизм в ответ на доступные питательные вещества.
Этот белок содержится в большой и важной группе бактерий, в которую входят возбудители туберкулеза у людей, а также бактерии, важные для производства продуктов питания и антибиотиков. В ходе исследования были определены типы питательных веществ, которые можно ощущать (аспартат и глутамат), а также сенсорный белок, который распознает питательные вещества.
Понимание того, как бактерии обнаруживают и реагируют на аминокислоты в своей локальной среде, дает ученым полезную информацию с точки зрения понимания того, как функционируют бактерии и как лекарства могут воздействовать на определенные белки.
«Серинтреониновые протеинкиназы обнаружены во всех организмах, от человека до бактерий, но у бактерий они менее изучены», - говорит доктор О'Хара. «Полученные результаты представляют собой один из первых случаев у бактерий, когда стало возможным идентифицировать стимулы, запускающие передачу сигналов.
"Бактериальный патоген может "попробовать" те же аминокислоты, что и люди. Сенсор имеет схожую структуру с человеческими рецепторами глутамата, но способ передачи информации в бактериальную клетку отличается и включает в себя другой набор белков, в отличие от сигнальных систем, которые изучались ранее..
"Исследование дает понимание того, как патоген может ощущать питательные вещества в своих нишах в организме человека, а также широкое понимание того, как непатогенные бактерии ощущают свое окружение".
Команда смогла определить, какие белки помогают бактериям чувствовать питательные вещества, удалив из бактериального генома определенные гены для сигнальных белков. После удаления генов они обнаружили, что это нарушило способность бактерий воспринимать питательные вещества, что подтвердило функцию генов.
Используя рентгеновскую кристаллографию в Diamond Light Source в Харвелле, они смогли определить структуру сенсорного белка и предсказать, какие другие бактерии могут воспринимать аминокислоты таким же образом.
«Наши результаты имеют более широкое значение для других актинобактериальных патогенов, таких как нетуберкулезные микобактерии, а также актинобактерии, используемые для производства аминокислот и антибиотиков на миллиарды долларов каждый год», - добавил д-р О'Хара.
Финансовая поддержка исследования была оказана Департаментом биотехнологии, Министерством науки и технологий, Правительством Индии, Комиссией по стипендиям Содружества и Советом по медицинским исследованиям.