Антибиотики вредят бактериям и вызывают у них стресс. Триметоприм (ТМП), антибиотик, ингибирует рост бактерии Escherichia coli и вызывает реакцию на стресс. Этот ответ также защищает бактерию от последующего смертельного повреждения кислотой. Таким образом, антибиотики могут увеличить шансы бактерий на выживание при определенных условиях. Это показано в исследовании ученых из Института науки и технологий Австрии (IST Austria), проведенном Карин Митош, Георгом Риком и Тобиасом Болленбахом, которое было опубликовано в журнале Cell Systems.
Бактерии часто сталкиваются с суровыми условиями окружающей среды: например, патогены должны выдерживать кислотность в желудке. Специфическая реакция на стресс может помочь им выжить в таких стрессовых условиях. В то же время реакция на конкретный стрессорный фактор может защитить бактерию и от другого стрессового фактора; это известно как перекрестная защита. В своем исследовании первый автор и аспирант Карин Митош и его коллеги выясняют, может ли стрессовая реакция на антибиотики также обеспечивать такую перекрестную защиту.
Антибиотики, то есть препараты, убивающие бактерии или подавляющие их рост, также могут активировать гены реакции на стресс. До сих пор было неясно, может ли эта реакция на стресс защитить бактерии от других воздействий окружающей среды. Чтобы исследовать этот вопрос, исследователи подвергли бактерию Escherichia coli воздействию низких концентраций четырех различных антибиотиков. В то же время они измерили, как транскрипция меняется во всем геноме бактерии в ответ на антибиотики. Транскрипция - это копирование ДНК в мРНК, которая, в свою очередь, дает инструкции по производству белка.
Один из исследованных антибиотиков, триметоприм (ТМП), вызывает быструю реакцию на кислотный стресс, которая сильно варьирует от одной бактериальной клетки к другой. Бактериальные клетки с сильной реакцией на стресс лучше защищены от последующей кислотной атаки. Когда исследователи подвергли бактериальные популяции воздействию чрезвычайно кислого раствора соляной кислоты, бактерии быстро погибли: их выживание измеряется как «период полураспада» - аналогично распаду радиоактивных материалов - и составляет всего около 30 минут. Когда исследователи поместили бактериальные популяции сначала в раствор, содержащий низкие концентрации ТМФ, а затем в раствор соляной кислоты, период полураспада утроился и превысил 100 минут..
Mitosch и его коллеги объяснили биохимический механизм, на котором основана эта перекрестная защита. TMP приводит к истощению адениновых нуклеотидов, важного строительного блока ДНК и переносчика энергии в клетке. Это истощение, в свою очередь, вызывает реакцию кислотного стресса. Карин Митош объясняет важность своих выводов: «Мы предлагаем способ найти перекрестную защиту между антибиотиками и другими факторами стресса. Это важно, поскольку наше исследование дает пример того, как антибиотики могут влиять на шансы выживания бактерий в различных условиях окружающей среды. Если мы поймем, какие виды перекрестной защиты существуют, можно будет разработать целевые стратегии, усиливающие действие антибиотиков при лечении заболеваний».