Некоторые бактерии, в том числе опасный внутрибольничный возбудитель MRSA, могут защитить себя от кислых условий в нашем организме и, таким образом, обеспечить свое выживание. Исследователи из Биоцентра Базельского университета выяснили важный механизм этого процесса. Транспортный белок, участвующий в биосинтезе клеточной стенки, играет ключевую роль, сообщают они в журнале Nature Structural & Molecular Biology.
Каждый год тысячи пациентов в швейцарских больницах заражаются опасными возбудителями, с которыми трудно бороться с помощью антибиотиков. Метициллин-резистентная бактерия Staphylococcus aureus, сокращенно MRSA, вызывает особую тревогу среди полирезистентных нозокомиальных микробов. Он может вызывать тяжелые раневые, респираторные и мочевыводящие инфекции и опасный для жизни сепсис. Это усугубляется тем фактом, что MRSA вызывает хронические инфекции.
Клеточная стенка как терапевтическая мишень
Стенка бактериальной клетки является ключевой целью в поиске новых противомикробных препаратов, поскольку только неповрежденная клеточная стенка может защитить патогены от иммунной защиты хозяина и от антибиотиков. В недавнем исследовании ученые под руководством профессора Камило Переса из Базельского биоцентра выяснили структуру и функцию транспортера флиппазы, участвующего в синтезе липотейхоевых кислот в патогене MRSA. Липотейхоевые кислоты являются важными биополимерами, которые обеспечивают стабильность клеточной стенки грамположительных бактерий, облегчают колонизацию хозяина и способствуют отталкиванию антибиотиков.
Транспорт «якорной» молекулы к месту назначения
Клеточная стенка представляет собой высокодинамичный слой, который окружает клеточную мембрану и защищает бактерии. Липотейхоевые кислоты представляют собой длинноцепочечные биополимеры, встроенные в клеточную стенку. Однако они остаются на месте только потому, что связаны с «якорной» молекулой на клеточной мембране. Без этого «якоря» липотейхоевые кислоты не способны обеспечить стабильность клеточной стенки. «На основе наших структурных и функциональных анализов мы впервые смогли показать, как «якорь» достигает места назначения и как бактерии активизируют этот процесс», - объясняет Перес. Перемещая ионы водорода через клеточную мембрану, транспортер флиппазы переворачивает «якорную» молекулу изнутри бактериальной мембраны, места ее синтеза, наружу, места производства липотейхоевой кислоты.
Стратегия выживания грамположительных бактерий
«Тот факт, что транспорт ионов водорода связан с синтезом липотейхоевой кислоты, представляет собой главное преимущество для выживания этих бактерий», - говорит Перес. «Ниши в организме человека, преимущественно заселенные Staphylococcus aureus, обычно имеют кислый микроклимат. Это означает, что в этих нишах выше концентрация ионов водорода. Бактерии выдерживают эти кислые условия, просто создавая более толстый защитный слой. липотейхоевых кислот."
Исследователи также смогли показать, что золотистый стафилококк, лишенный переносчика флиппазы, проявляет серьезные дефекты роста при кислотном стрессе. По мнению исследователей, флиппаза необходима для выживания золотистого стафилококка в нашем организме и может рассматриваться как новая фармакологическая мишень для лечения опасных инфекций MRSA.