Бета-лактамные антибиотики, включая пенициллин, являются одним из наиболее широко используемых классов антибиотиков в мире. Хотя они используются с 1940-х годов, ученые до сих пор не до конца понимают, что происходит, когда этот класс препаратов сталкивается с бактериями.
Теперь исследователи из Университета Нотр-Дам выяснили, как фермент помогает бактериям восстанавливаться после повреждений, вызванных антибиотиками, которые недостаточно сильны, чтобы немедленно убить бактерии при контакте.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, посвящено ферменту грамотрицательной бактерии Pseudomonas aeruginosa, патогену, вызывающему пневмонию и сепсис. Фермент, называемый литической трансгликозилазой Slt, быстро пытается восстановить клеточную стенку организма, что позволяет бактериям выжить и инфекции не ослабевать.
«Это стратегия выживания», - сказал Шахриар Мобашери, семейный профессор Навари в области наук о жизни в Нотр-Даме и ведущий автор исследования. «Клеточная стенка - это структурная единица, которая окружает всю бактерию, и ее здоровье имеет решающее значение для выживания бактерий. Если у вас есть лекарство, которое наносит ущерб клеточной стенке, бактерия не может с этим справиться и умирает».
П. aeruginosa - одна из «кошмарных бактерий», отмеченных в недавнем отчете Центров по контролю и профилактике заболеваний. В отчете говорится, что лабораторные тесты обнаружили «необычную устойчивость более 200 раз в 2017 году только у «кошмарных бактерий»».
Клеточные стенки P. aeruginosa состоят из длинных смежных единиц, которые поперечно связаны друг с другом. В присутствии бета-лактамного антибиотика поперечные связи не образуются. Однако остаются длинные цепи несшитых полимеров, которые сигнализируют о повреждении клеточной стенки. Вот тут-то и появляется Slt. Фермент распознает повреждение и расщепляет длинные цепи несшитых полимеров, а организм восстанавливает клеточную стенку.
"Это похоже на то, что если вы едете домой и попадаете в аварию, а к тому времени, когда вы возвращаетесь домой, ваша машина уже отремонтирована", - сказал Мобашери.
Ученым уже давно известно об обоих семействах ферментов. Команда Мобашери синтезировала кусочки клеточной стенки и изучила ее с помощью Slt, чтобы определить, как фермент ее разрушает. Они отправили очищенный Slt и образцы клеточных стенок сотрудникам Испанского национального исследовательского совета, чтобы определить его структуру.
Mobashery изучает устойчивость к антибиотикам уже 30 лет. Он сказал, что пенициллин-связывающие белки изучаются с 1960-х годов, а литические трансгликозилазы - с 1990-х, но вопрос о том, как они объединяются, является новым. Из-за устойчивости к антибиотикам эта бактерия стала одним из наиболее трудно поддающихся лечению бактериальных патогенов.
Национальный институт здравоохранения и Министерство экономики и конкурентоспособности Испании финансировали исследование.