Многие почвенные бактерии по своей природе устойчивы к антибиотикам. Исследователи из Рурского университета Бохума определили новый механизм регулирования этой резистентности. В журнале mBio, опубликованном в Интернете 13 ноября 2018 года, команда под руководством Джессики Боргманн из кафедры микробной биологии описывает небольшую молекулу РНК, которая существенно влияет на устойчивость к антибиотикам, а также на другие процессы внутри клетки.
«Почвенные бактерии, устойчивые к антибиотикам, имеют конкурентное преимущество перед конкурирующими микроорганизмами, выделяющими такие антибиотики», - объясняет профессор Франц Нарберхаус, заведующий кафедрой микробной биологии. Agrobacterium tumefaciens, почвенная бактерия, вызывающая опухоли растений, известна своей толерантностью к бета-лактамным антибиотикам, т. е. пенициллинам. Теперь исследователи объяснили механизм, лежащий в основе этого сопротивления. В первую очередь их интересовала малая молекула РНК, регулирующая различные процессы в Agrobacterium.
Менее толерантен без малой РНК
Вместе с исследовательской группой профессора Джулии Бандоу по прикладной микробиологии команда Боргмана проанализировала, как меняются структуры белков внутри клетки, когда малая РНК отсутствует. Результат: бактерии производили значительно меньшие объемы фермента, расщепляющего пенициллины. Исследователи, кроме того, проверили, что произошло, когда они добавили ампициллин к бактериальной культуре. Штамм без малой РНК оказался в сто раз более чувствительным к антибиотику, чем природный штамм.
«Соответственно, малая РНК, по-видимому, является причиной того, что природный штамм так устойчив к некоторым антибиотикам», - говорит Джессика Боргманн.«Мы предполагаем, что основная функция этой молекулы - обеспечить преимущество бактериям, конкурирующим с конкурирующими микроорганизмами».
Вмешательство в различные метаболические пути
Проводя дальнейшие исследования, исследователи из Бохума обнаружили, что малая РНК манипулирует многочисленными процессами, включая биосинтез клеточной стенки бактерий. Однако если бактериям не хватало этой молекулы, они образовывали больше опухолей растений, чем естественный штамм. В природе, как подозревают исследователи, два вида использования клеточных ресурсов сбалансированы друг с другом: более высокая устойчивость к антибиотикам и более высокая вирулентность при формировании опухолей.
«Результаты предполагают сложное взаимодействие различных метаболических путей», - заключает Франц Нарберхаус. «Очевидно, что в природе важно координировать несколько путей, чтобы обеспечить приспособленность к изменяющимся условиям».
Малые РНК как эффективные регуляторы
Короткие молекулы РНК очень эффективно включают и выключают клеточные процессы в соответствии с потребностями. Их синтез происходит значительно быстрее и энергосберегающе для клеток, чем производство белковых регуляторов.
В ходе последующих исследований исследователи из Бохума намерены выяснить точный механизм, используемый молекулами РНК для манипулирования различными процессами. Кроме того, они также хотят изучить, основана ли устойчивость к антибиотикам других почвенных бактерий на аналогичном принципе, и может ли такая устойчивость быть передана другим типам бактерий.