Биологи нашли «брешь» в обороне бактерий от антибиотиков

Бельгийские ученые расшифровали трехмерную структуру ключевого элемента белковой оболочки бактерий, защищающей их от антибиотиков. Это поможет в разработке препаратов нового поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Устойчивость грамотрицательных бактерий к антибиотикам — серьезная медицинская проблема. В течение нескольких лет ученые из Института медико-биологических проблем де Дюва при Лёвенском католическом университете под руководством профессора Жан-Франсуа Колле (Jean-François Collet) вместе с коллегами из Брюссельского свободного университета, Фламандского института биотехнологий, Национального центра научных исследований Франции и Университета Лидса в Великобритании изучали детали строения микроорганизмов.

Бактерии защищены от внешнего мира двумя мембранами, которые окружают их как две крепостные стены. Если разрушить с помощью токсичных для микроорганизма молекул антибиотиков хотя бы одну из них, бактерия погибает.

В наружной стене периметра «стен» есть особо важный элемент — комплекс трансмембранных белков ВАМ (липопротеин-β-бочкообразный комплекс), который авторы сравнивают со сторожевой башней оборонительного сооружения, необходимой для наблюдения и обслуживания всей крепости, а также для контроля входа и выхода из нее.

Биологи нашли "брешь" в обороне бактерий от антибиотиков

Транспортная функция трансмембранных белков заключается в том, что они позволяют определенным веществам пересекать биологическую мембрану, чтобы попасть внутрь клетки или напротив, не дают им покинуть ее пределы. Поэтому многие разработчики антибиотиков нового поколения используют их в качестве главной мишени.

Однако, несмотря на интенсивную работу многих университетских лабораторий и фармацевтических компаний, структура и механизм работы ВАМ-комплексов были до последнего времени непонятны, что сдерживало создание новых препаратов.

Бельгийские биологи выяснили, что в «башнях» ВАМ пересекаются прочие защитные белки — те, из которых состоят бактериальные мембраны, и те, которые располагаются непосредственно вокруг «крепостных стен».

Исследователи не только разобрались в сложнейшей кристаллической структуре этого ключевого элемента защиты микроорганизмов и создали ее трехмерное изображение, но и смоделировали процесс экспорта через внешнюю мембрану с помощью ВАМ одного из защитных белков — литопротеина RcsF, датчика стресса на поверхности клетки.

Авторы считают, что знание структуры и механизма действия ВАМ-комплексов открывает беспрецедентную перспективу для планирования атак на болезнетворные бактерии — теперь достаточно нацелить новые препараты на слабые звенья этих белковых узлов, а не пытаться атаковать бактерии в целом.