Скрытая ахиллесова пята бактерий: накопление сахарофосфатов нарушает синтез клеточной стенки

Устойчивость к антибиотикам — одна из самых серьезных угроз для здоровья. Бактерии, такие как E. coli и Staphylococcus aureus, эволюционируют, вырабатывая защиту от лекарств. Ученые ищут новые способы остановить рост бактерий, не вызывая быстрой резистентности.

Исследователи из Корнеллского университета обнаружили неожиданный механизм, ослабляющий бактерии изнутри. Ученые из Института клеточной и молекулярной биологии Вейля установили, что накопление определенных молекул сахарофосфатов внутри бактерий блокирует ключевой этап построения клеточной стенки. Без прочной стенки бактерии не выживают.

Исследование под руководством Меган Келлер, постдока в лаборатории Тобиаса Дёрра, было опубликовано в журнале mBio в июле 2025 года.

Команда изучала Vibrio cholerae — бактерию, вызывающую холеру, которая также способна длительное время противостоять определенным антибиотикам. Создав штаммы, накапливающие сахарофосфаты, ученые обнаружили серьезные дефекты роста. Химический анализ показал, что эти молекулы напрямую мешают работе ферментов, создающих пептидогликан — жесткую сетку, формирующую клеточную стенку бактерий.

Вмешательство было специфичным и мощным: при росте уровня сахарофосфатов клеточная стенка не могла правильно формироваться. Бактерии становились хрупкими и склонными к разрыву. Важно, что этот эффект имитирует действие существующих антибиотиков, также нацеленных на синтез клеточной стенки, но через совершенно иной механизм, который может снизить формирование устойчивости.

Исследование предлагает новый подход к разработке антибиотиков. Вместо создания препаратов, напрямую атакующих бактериальные ферменты, можно разрабатывать соединения, вызывающие накопление сахарофосфатов до токсичного уровня.

"Мы блокируем способность бактерии усваивать сахар и одновременно повышаем ее чувствительность к антибиотикам, нацеленным на клеточную стенку. Это затруднит выработку резистентности", — сказала Келлер.

Поскольку пептидогликан необходим практически всем бактериям, но отсутствует в клетках человека, терапия на основе этого механизма может быть эффективной и безопасной для пациентов. Однако она также может поражать и полезные микробы.

"Эта работа показывает, что бактерии несут в себе семена собственного разрушения. Исследование синергии между антибиотиками и метаболическими нарушениями — перспективная область для разработки новых методов лечения", — отметил Дёрр.

Команда планирует проверить, действует ли этот механизм у других патогенных бактерий, и начать поиск молекул, усиливающих накопление сахарофосфатов. Долгосрочная цель — превратить фундаментальное открытие в стратегии борьбы с лекарственной устойчивостью.