Как бактерии восстанавливаются после антибиотиков

Исследование учёных из Уханьского университета, Йоркского университета (Великобритания) и Пекинского университета раскрыло механизм, с помощью которого персистирующие бактерии Escherichia coli (E. coli) выживают под действием антибиотиков, защищая свои генетические инструкции.

Работа, опубликованная в Nature Microbiology, даёт новую надежду в борьбе с хроническими рецидивирующими инфекциями.

Персистирующие бактерии впадают в спящее состояние, чтобы пережить действие антибиотиков, нацеленных на активные клетки. Они связаны с более чем 20% хронических инфекций и устойчивы к текущим методам лечения.

Понимание их механизмов выживания может привести к новым способам борьбы с рецидивирующими инфекциями. В этом исследовании использовалась E. coli в качестве модели. Было обнаружено, что длительный стресс приводит к увеличению образования агрегасом (безмембранных капель) и обогащению их мРНК (молекулами, несущими инструкции для синтеза белков). Это усиливает способность E. coli выживать и восстанавливаться после стресса.

Используя несколько подходов, включая визуализацию, моделирование и транскриптомику, учёные показали, что длительный стресс, ведущий к истощению АТФ (топлива для всех живых клеток) в Escherichia coli, приводит к:

• Увеличению образования агрегасом.
• Их уплотнению.
• Обогащению мРНК внутри агрегасом по сравнению с цитозолем (жидкостью внутри клеток).

Длина транскриптов в агрегасомах была больше, чем в цитозоле. Масс-спектрометрия показала исключение рибонуклеазы мРНК (фермента, расщепляющего РНК) из агрегасом из-за отталкивания отрицательных зарядов.

Эксперименты с флуоресцентными репортёрами и нарушением образования агрегасом показали, что хранение мРНК внутри агрегасом способствует трансляции и связано с сокращением лаг-фазы роста после снятия стресса. Эти данные позволяют предположить, что хранение мРНК в агрегасомах даёт бактериям преимущество для выживания и восстановления после стресса.

Это открытие проливает свет на то, как персистирующие клетки выживают и возрождаются после лечения антибиотиками. Нацеливаясь на агрегасомы, новые препараты смогут нарушить этот защитный механизм, предотвращая хранение бактериями мРНК и делая их более уязвимыми для уничтожения, что снизит риск рецидива инфекции.