Микробиологи идентифицировали компонент генетического переключателя, который они называют потенциальной «ахиллесовой пятой», для типа бактерий, часто связанных с ранеными воинами.
Переключение позволяет Acinetobacter baumannii переключаться между вирулентной, устойчивой формой и авирулентной формой, которая лучше выживает при более низких температурах вне хозяина. Определение переключателя может наметить цели для новых антибиотиков.
Результаты будут опубликованы в журнале Nature Microbiology 23 апреля.
Acinetobacter baumannii иногда называют «иракибактером» из-за его присутствия в инфекциях мягких тканей, с которыми сталкиваются солдаты, возвращающиеся из Ирака и Афганистана. Тем не менее, это важный возбудитель находится в больницах во всем мире. В 2017 году Всемирная организация здравоохранения назвала A. baumannii с множественной лекарственной устойчивостью одной из трех основных угроз. Общеизвестно, что с A. baumannii трудно бороться с помощью дезинфицирующих или моющих средств, а также антибиотиков, A. baumannii чаще всего наблюдается при респираторно-ассоциированной пневмонии или инфекциях кровотока, связанных с центральным катетером.
Фил Разер, доктор философии, и его коллеги из Центра устойчивости к антибиотикам Эмори обнаружили, что бактерии A. baumannii быстро меняются между вирулентными и невирулентными формами. Тем не менее, «трюк» поддержания низкой плотности бактерий может помешать им переключаться туда и обратно, говорит Разер.
Колонии вирулентной формы непрозрачны по сравнению с полупрозрачными колониями невирулентной формы; при электронной микроскопии видно, что вирулентные бактерии образуют более толстую внешнюю капсулу. Непрозрачная форма более устойчива к перекиси водорода, дезинфицирующим средствам, обычно используемым в больницах, и молекулам защиты хозяина, вырабатываемым иммунной системой.
Исследователи обнаружили, что у полупрозрачной формы A. baumanii был включен регуляторный ген под названием ABUW_1645, а у непрозрачной формы он был выключен. Принуждение бактерий постоянно включать этот ген вывело из строя переключатель: теперь бактерии застряли в полупрозрачной авирулентной форме. Тогда они были более уязвимы для молекул защиты хозяина и дезинфицирующих средств.
«Этот переключатель может стать ахиллесовой пятой для Acinetobacter», - говорит Разер. «Это может быть ключом к маленьким молекулам, которые могли бы запереть его в авирулентном состоянии».
ABUW_1645 выглядит так, как будто он кодирует ДНК-связывающий белок, похожий на другой, который, как известно, реагирует на антибиотик тетрациклин. Неизвестно, есть ли у ABUW_1645 «триггер» (лиганд), но дополнительные исследования могут показать, является ли он потенциальной мишенью для наркотиков, говорит Разер.
У госпитализированных пациентов с инфекциями, вызванными A. baumannii, преобладала непрозрачная форма бактерий, но полупрозрачная форма могла быть выделена в культуре, для которой был включен ABUW_1645.
Менее вирулентные формы бактерий, по-видимому, лучше сливаются в биопленки при комнатной температуре и импортируют питательные вещества из окружающей среды. Более высокие температуры, обнаруженные в хосте, отключают ABUW_1645 и активируют переключение на вирулентную форму.
"Мы планируем исследовать этот переключатель на других образцах человеческих инфекций", - говорит Разер.
В статье авторы отмечают, что человеческие инфекции, по-видимому, выбирают клетки, которые лучше всего подходят для персистенции в больнице. Это может объяснить растущую трудность уничтожения бактерий, а также высокую вирулентность. Acinetobacter baumannii считается «нозокомиальным», то есть приобретенным в медицинских учреждениях. Но число внебольничных инфекций растет, пишут они.
Сотрудничая с лабораторией Дэвида Вайса, доктора философии, исследователи показали, что бактерии, лишенные вирулентности, можно использовать в качестве живой аттенуированной вакцины для мышей, защищая их от последующего заражения вирулентной формой.
Есть и другие компоненты переключателя вирулентности, говорит Разер. Отключение ABUW_1645, в отличие от перегрузки, не влияет на способность бактерий менять форму.
«Это наш следующий шаг - идти вверх по течению», - говорит он. «Сейчас мы изучаем других мутантов, влияющих на переключатель».