Эффективная структура защитной брони супербактерии C.difficile была впервые раскрыта, демонстрируя плотный, но гибкий внешний слой, похожий на кольчугу.
Эта сборка предотвращает попадание молекул внутрь и обеспечивает новую мишень для будущих методов лечения, по словам ученых, обнаруживших ее.
Публикация в Nature Communications, группа ученых из университетов Ньюкасла, Шеффилда и Глазго вместе с коллегами из Imperial College и Diamond Light Source обрисовывают структуру основного белка SlpA, формирующего звенья кольчуги. и как они устроены, чтобы сформировать узор и создать эту гибкую броню. Это открывает возможность разработки специфических препаратов для C. diff, которые разрушают защитный слой и создают отверстия, позволяющие молекулам проникать в клетку и убивать ее.
Защитная броня
Одним из многих способов, с помощью которых вызывающая диарею супербактерия Clostridioides difficile защищает себя от антибиотиков, является специальный слой, покрывающий клетку целой бактерии - поверхностный слой или S-слой. Эта гибкая броня защищает от проникновения лекарств или молекул, выделяемых нашей иммунной системой для борьбы с бактериями.
Команда определила структуру белков и то, как они расположены, используя комбинацию рентгеновской и электронной кристаллографии.
Автор корреспонденции доктор Паула Сальгадо, старший преподаватель макромолекулярной кристаллографии, руководившая исследованиями в Университете Ньюкасла, сказала: «Я начала работать над этой структурой более 10 лет назад, это был долгий и трудный путь, но мы действительно кое-что добились. Удивительно, но мы обнаружили, что белок, образующий внешний слой, SlpA, упакован очень плотно, с очень узкими отверстиями, которые позволяют очень небольшому количеству молекул проникать в клетки. S-слой других изученных бактерий, как правило, имеет более широкие зазоры, позволяет проникать более крупным молекулам. Это может объяснить успех C.diff в защите от антибиотиков и молекул иммунной системы, направленных для его атаки.
"Удивительно, но это также открывает возможность разработки лекарств, нацеленных на взаимодействия, составляющие кольчугу. Если мы сломаем их, мы сможем создать дыры, которые позволят лекарствам и молекулам иммунной системы проникнуть в клетку и убить ее.."
Одной из текущих проблем в нашей борьбе с инфекциями является растущая способность бактерий сопротивляться антибиотикам, которые мы используем, чтобы убить их. Устойчивость к антибиотикам или, в более общем смысле, устойчивость к противомикробным препаратам (УПП) была объявлена ВОЗ одной из 10 главных глобальных угроз общественному здравоохранению, с которыми сталкивается человечество.
У разных бактерий разные механизмы устойчивости к антибиотикам, а у некоторых есть несколько способов избежать их действия - так называемые супербактерии. В число этих супербактерий входит C. diff, бактерия, поражающая кишечник человека и устойчивая ко всем современным лекарствам, кроме трех. Мало того, это на самом деле становится проблемой, когда мы принимаем антибиотики, так как полезные бактерии в кишечнике погибают вместе с теми, которые вызывают инфекцию, и, поскольку C. diff устойчив, он может расти и вызывать заболевания, начиная от диареи и заканчивая смертью из-за инфекции. массивные поражения кишечника. Еще одна проблема заключается в том, что единственный способ вылечить C.diff - это принимать антибиотики, поэтому мы перезапускаем цикл, и многие люди заболевают рецидивирующими инфекциями.
Определение структуры позволяет разработать лекарства, специфичные для C. diff, для разрушения S-слоя, кольчуги и создания отверстий, позволяющих молекулам проникать в клетку и убивать ее.
Коллеги, доктор Роб Фаган и профессор Пер Буллоу из Университета Шеффилда провели работу по электронной кристаллографии.
Д-р Фаган сказал: «Сейчас мы смотрим, как наши результаты могут быть использованы для поиска новых способов лечения инфекций C. diff, таких как использование бактериофагов для прикрепления и уничтожения клеток C. diff - многообещающая потенциальная альтернатива. к традиционным антибиотикам."
В команде доктора Сальгадо из Университета Ньюкасла аспирантка Паола Ланцони-Мангутчи и доктор Анна Барвинска-Сендра раскрыли структурные и функциональные детали строительных блоков и определили общую рентгеновскую кристаллическую структуру SlpA. Паола сказала: «Это был сложный проект, и мы провели вместе много часов, выращивая трудную ошибку и собирая рентгеновские данные на синхротроне Diamond Light Source».
Д-р Барвинска-Сендра добавила: «Совместная работа стала ключом к нашему успеху, очень здорово быть частью этой команды и иметь возможность, наконец, поделиться своей работой».
Работа проиллюстрирована потрясающим изображением ньюкаслского научного художника и научного коммуникатора, доктора Лизы ван дер Аарт.