В связи с распространением устойчивости к антибиотикам во всем мире существует острая потребность в новых технологиях для изучения бактерий. Исследователи EMBL адаптировали существующий метод для изучения поведения белков при плавлении, чтобы его можно было использовать для изучения бактерий. Компания Molecular Systems Biology опубликовала свои результаты, позволив исследователям во всем мире начать использовать эту технику 6 июля.
Тепловое профилирование протеома (TPP) было разработано в 2014 году (Savitski et al., Science 2014) и позволяет ученым сравнивать плавление всех белков в клетке или организме до и после возмущения, такого как введение лекарства. Адаптировав TPP к бактериям, теперь его можно использовать для изучения активности и архитектуры большинства белков в бактериальной клетке, пока она живая. Андре Матеус, постдоктор, работающий в группах Савицкого и Типаса в EMBL, руководил исследованием.
Бактерии принимают тепло
В то время как человеческий организм перестает функционировать при температуре выше 42°C, бактерии кишечной палочки продолжают регулярно расти при температуре до 45°C. «Мы обнаружили, что белки в середине бактериальной клетки менее устойчивы к нагреванию, чем белки на поверхности клетки», - говорит Михаил Савицкий. «Удивительно, но местоположение белка более предсказуемо для его плавления, чем то, с какими другими белками он взаимодействует».
С помощью TPP исследователи также могут исследовать влияние лекарств на бактерии. Взаимодействия белок-лекарство обычно повышают термостойкость белков, что приводит к более высоким температурам плавления. Таким образом, сравнение термоустойчивости обработанных и необработанных бактериальных клеток помогает определить мишени противомикробных препаратов, а также понять, как бактериальная клетка поддается действию препарата или пытается обойти его действие.
Механизмы лекарственной устойчивости
«В одном конкретном случае нам удалось выяснить новый механизм лекарственной устойчивости», - говорит Андре Матеус. «Клетки используют белки, чтобы выкачивать антибиотики из клетки. После генетического удаления одного такого насоса оттока из их хромосомы бактерии стали более чувствительными ко многим лекарствам, но, как ни странно, более устойчивыми к одному конкретному антибиотику, называемому азтреонамом. Используя TPP, мы обнаружили, что это было из-за резко сниженного уровня специфического порина - белка, который действует как пора, - используемого азтреонамом для проникновения в клетку».
По сравнению с другими методами, TPP позволяет ученым исследовать влияние возмущений на тысячи отдельных белков в короткие сроки. Большинство полученных данных, таких как изменения в активности белков in vivo, были бы невозможны с помощью других традиционных методов и для такого количества белков одновременно, что демонстрирует потенциал TPP для детального изучения бактерий.