Антибиотики нарушают скоординированную защитную реакцию у патогенных бактерий
Исследователи из Бостонского колледжа обнаружили, что бактерии по-разному реагируют на традиционные угрозы (например, истощение питательных веществ) и на относительно новые — антибиотики.
- При лишении питательных веществ смертельно опасная бактерия Streptococcus pneumoniae (ежегодно уносящая ~1.5 млн жизней) демонстрирует высокоорганизованный, скоординированный ответ, сформированный в ходе эволюции.
- При воздействии антибиотиков защитная реакция бактерии становится хаотичной и дезорганизованной, что указывает на её неспособность «знать», как правильно ответить на этот новый стрессор.
Методология и ключевое открытие
Учёные совместили два метода анализа генной активности:
- RNA-Seq — оценивает изменение активности генов (транскрипцию).
- Tn-Seq (разработан в лаборатории ван Опайнена) — определяет, какие гены действительно важны для выживания в конкретных условиях.
Проанализировав 800 млн последовательностей (RNA-Seq) и 1.2 млрд последовательностей (Tn-Seq), команда пришла к выводу:
Изменение активности гена не обязательно означает его важность для выживания.
Это опровергает предположение, доминировавшее почти три десятилетия.
Причина — в сетевом взаимодействии генов
Гены работают не изолированно, а в скоординированных сетях и путях. Метаболическая модель показала:
- При питательном стрессе реагирующие гены находятся в тесной «близости» и работают согласованно.
- При антибиотическом стрессе эта физическая сеть распадается, реакция становится несогласованной.
Значение исследования
Работа, опубликованная в Cell Reports, предлагает новый подход к пониманию того, как бактерии обрабатывают стресс. Это критически важно для:
- Прогнозирования эволюции устойчивости к антибиотикам.
- Разработки новых лекарств — понимание механизмов обработки стресса может помочь создать более эффективные «стрессоры» для уничтожения патогенов.
«Если мы поймем, как обрабатывается стресс, мы сможем найти лучший способ разработать новый стрессор, чтобы сломать организм или уничтожить его», — отметил ведущий исследователь Тим ван Опайнен.