Ученые раскрыли метаболические секреты анаэробов и нашли новые стратегии лечения инфекций C. difficile
Исследователи из Brigham and Women's Hospital (BWH) и Massachusetts General Hospital (MGH) выявили метаболические стратегии, которые использует Clostridioides difficile для быстрой колонизации кишечника. Результаты, опубликованные в Nature Chemical Biology, указывают на новые методы профилактики и лечения самой частой причины антибиотик-ассоциированной диареи и внутрибольничных инфекций.
C. difficile — облигатно анаэробный патоген, который не размножается в присутствии кислорода. Он вызывает инфекции, выделяя токсины, повреждающие ткани кишечника и позволяющие бактерии получать питательные вещества.
Метод исследования
Ученые применили технологию высокоразрешающей ЯМР-спектроскопии с вращением под магическим углом (HRMAS NMR) для изучения метаболизма в реальном времени в живых клетках в анаэробных условиях. Они совместили этот метод с вычислительным моделированием, чтобы отследить потоки углерода и азота в метаболизме C. difficile при снижении доступности питательных веществ.
Ключевые открытия
Исследователи обнаружили, что C. difficile запускает свой метаболизм, сначала ферментируя аминокислоты, и только затем переключается на пути ферментации простых сахаров, таких как глюкоза. Критические метаболические пути сходятся в точке интеграции для производства аминокислоты аланина, что эффективно стимулирует рост бактерий.
Значение работы
- Результаты выявили новые мишени для лекарственных молекул против колонизации и инфекции C. difficile.
- Разработанный подход позволяет быстро анализировать метаболизм микроорганизмов для других целей, включая разработку антибиотиков и производство важных метаболитов.
"Исследование метаболизма в реальном времени у микроорганизмов, растущих только в бескислородной среде, считалось невозможным. Мы показали, что это можно сделать для борьбы с инфекциями C. difficile", — отметила соавтор Линн Брай, директор Massachusetts Host-Microbiome Center.