Международная исследовательская группа обнаружила новый токсин, убивающий бактерии, который обещает воздействовать на инфекционные заболевания, вызываемые супербактериями.
Открытие этого токсина, подавляющего рост, который бактерии вводят в конкурирующие бактерии, чтобы получить конкурентное преимущество, было опубликовано сегодня в журнале Nature.
Открытие является результатом совместной работы старших соавторов Джона Уитни, доцента кафедры биохимии и биомедицинских наук Университета Макмастера, и Майка Лауба, профессора биологии Массачусетского технологического института (MIT)..
Уитни и его аспирант Шехриар Ахмад из Института исследований инфекционных заболеваний Макмастера Майкла Дж. ДеГрута изучали, как бактерии выделяют антибактериальные молекулы, когда они сталкиваются с новым токсином. Этот токсин был антибактериальным ферментом, которого исследователи никогда раньше не видели.
После определения молекулярной структуры этого токсина Уитни и Ахмад поняли, что он напоминает ферменты, которые синтезируют хорошо известную бактериальную сигнальную молекулу, называемую (p)ppGpp. Эта молекула обычно помогает бактериям выживать в стрессовых условиях, таких как воздействие антибиотиков.
«Трехмерная структура этого токсина поначалу вызывала недоумение, потому что ни один из известных токсинов не похож на ферменты, образующие (p)ppGpp, а (p)ppGpp сам по себе не является токсином», - сказал Ахмад.
Подозревая, что токсин может убивать бактерии за счет перепроизводства вредных количеств (p)ppGpp, команда Макмастера поделилась своими выводами с Лаубом, исследователем Медицинского института Говарда Хьюза в США.
Boyuan Wang, научный сотрудник лаборатории Лауба, специализирующийся на передаче сигналов (p)ppGpp, изучил активность недавно открытого фермента. Вскоре он понял, что вместо того, чтобы производить (p)ppGpp, этот фермент производит плохо изученную, но родственную молекулу под названием (p)ppApp. Каким-то образом производство (p)ppApp было вредным для бактерий.
Исследователи определили, что быстрое производство (p)ppApp этим ферментным токсином истощает клетки молекулы, называемой АТФ. АТФ часто называют «энергетической валютой клетки», поэтому, когда запас АТФ истощается, основные клеточные процессы нарушаются, и бактерии умирают.
«Я нахожу совершенно захватывающим тот факт, что эволюция фактически «перепрофилировала» фермент, который обычно помогает бактериям выживать при лечении антибиотиками, и вместо этого развернула его для использования в качестве антибактериального оружия», - сказал Уитни.
Исследование, проведенное в Университете Макмастера, финансировалось Канадскими институтами исследований в области здравоохранения и связано с Институтом инфекций и иммунитета CIHR (CIHR-III), расположенным в Университете Макмастера, при дополнительном финансировании Центра антибиотиков Дэвида Брейли. Открытие. Исследование в Массачусетском технологическом институте было поддержано Медицинским институтом Говарда Хьюза и Национальным институтом здравоохранения США.
Это важное открытие с потенциальными последствиями для разработки альтернатив антибиотикам, что является глобальным приоритетом в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам. Отрадно видеть, что молодые канадские исследователи, такие как доктор Уитни, процветают и становятся лидерами в в этой области», - сказал Чару Каушик, научный руководитель CIHR-III и профессор патологии и молекулярной медицины в McMaster.