По данным ВОЗ, около 700 000 человек ежегодно умирают в результате устойчивости к антибиотикам. В Германии ежегодно умирает около 6000 человек из-за неэффективности лечения антибиотиками. Ученые из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) и Оксфордского университета обнаружили, что в процессе производства белков есть момент, когда он может регулироваться бактериями. Это может быть использовано в качестве отправной точки для разработки новых антибиотиков и поможет преодолеть устойчивость к антибиотикам.
Антибиотики используются при лечении бактериальных инфекций. Они убивают и подавляют рост бактерий, позволяя инфекции утихнуть и пациенту выздороветь. Однако за последние несколько лет у все большего числа бактерий развилась так называемая устойчивость к антибиотикам, что означает, что они устойчивы к действию антибиотиков. Со временем эти типы лекарств становятся неэффективными, и в результате полирезистентные бактерии становятся еще более распространенными.
Исследование ранней фазы синтеза РНК
Открытие ученых, опубликованное в научном журнале Nature Communications, может стать совершенно новой отправной точкой в разработке антибиотиков. «Теперь на основе наших открытий могут быть разработаны новые лекарства, которые убивают бактерии, вызывающие болезни», - надеется доктор. Дэвид Дулин из Междисциплинарного центра клинических исследований FAU. Группа FAU под руководством доктора Дэвида Дулина и группа под руководством Ахиллефса Капанидиса из Оксфордского университета обнаружили, что ранняя фаза производства рибонуклеиновой кислоты (РНК) является ключом к контролю над регуляцией экспрессии бактериальных генов. Экспрессия гена - это термин, используемый для описания того, как формируется продукт гена, кодируемый геном. Эти продукты часто представляют собой белки или молекулы РНК.
У бактерий РНК производится с использованием большого белкового комплекса, называемого РНК-полимеразой (РНКП). РНКП считывает последовательность ДНК и создает копию РНК, соединяя вместе нуклеотиды - фундаментальные строительные блоки РНК - во время процесса, называемого транскрипцией. Поскольку такое производство РНК имеет основополагающее значение для выживания бактерий, оно уже было предметом интенсивных исследований и использовалось в качестве отправной точки для разработки антибиотиков, например, для лечения туберкулеза. Однако оставалось неясным, как также регулируется продукция РНК на стадии ранней транскрипции, когда РНКП только начали объединять первые несколько строительных блоков РНК. Это стало предметом исследования, проведенного группой ученых.
Исследователи использовали высокоэффективную флуоресцентную микроскопию, которая позволила им контролировать отдельные молекулы РНКП, когда они начинали производить РНК. Они обнаружили, что первоначальный синтез РНК строго регулируется - определенная последовательность ДНК заставляет РНКП приостанавливаться на несколько секунд. Он может продолжать производство РНК только после этой паузы.
Это открытие полностью меняет наше прежнее представление о начальном синтезе РНК у бактерий. «Тот факт, что РНКП может одновременно связываться с ДНК и коротким фрагментом РНК в течение более длительного периода времени, был очень неожиданным, так как это противоречит современным знаниям», - говорит доктор Дулин. Открытие этой новой контрольной точки в экспрессии генов может быть использовано для разработки новых антибиотиков.«Например, возможно разработать лекарство, которое блокирует РНКП в состоянии паузы, тем самым убивая бактерии, вызывающие болезни», - говорит доктор Дулин. Проблеск надежды в глобальной борьбе с устойчивостью к антибиотикам.