Учёные открыли новый механизм адаптации бактерий к среде

Бактерии демонстрируют высокую изобретательность, приспосабливаясь к условиям окружающей среды. Исследователи из Вюрцбурга обнаружили новый «трюк»: бактерии используют особую «губку», которая поглощает определённые сигнальные молекулы.

Ежегодно от инфекций, вызванных устойчивыми к стандартным антибиотикам бактериями, умирает не менее 1.27 миллиона человек. По прогнозам, к 2050 году эта цифра может вырасти до 10 миллионов. Это делает поиск новых эффективных веществ, в том числе программируемых РНК-антибиотиков, крайне актуальным.

Обнаружены новые сигнальные пути

Исследователи из Института молекулярной биологии инфекций (IMIB) Вюрцбургского университета и Института инфекционных исследований им. Гельмгольца (HIRI) выяснили новые детали РНК-сигнальных путей и механизмов во время инфекции. Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell.

Бактерии, такие как Escherichia coli и Salmonella enterica, имеют клеточную оболочку из внешней и внутренней мембран. Её функция — защита от среды, но она также должна быть проницаемой для питательных веществ.

Ранее неизвестный игрок

Множество РНК-молекул взаимодействуют, регулируя проницаемость оболочки, что позволяет бактериям, среди прочего, защищаться от антибиотиков. Учёные идентифицировали в Salmonella enterica нового участника этого процесса — «РНК-губку» под названием OppX.

Эта губка относится к классу малых РНК (sRNA). Она имитирует настоящую мишень связывания другой sRNA — MicF — во внешней мембране, перехватывая её до того, как она достигнет цели, и поглощая как губка.

Коммуникация мембран

sRNA MicF играет ключевую роль в процессах бактериальной оболочки. «Внешняя и внутренняя мембраны не могут работать независимо. Должны существовать механизмы, позволяющие им общаться. Малые некодирующие РНК, такие как MicF, — один из классов таких регуляторов», — поясняет аспирант IMIB Джанлука Матера.

Используя новую технику, разработанную в Еврейском университете в Иерусалиме, учёные смогли идентифицировать партнёров по взаимодействию для всех таких sRNA в Salmonella за один шаг.

Эффект перехвата

В норме OppX увеличивает проницаемость мембраны, усиливая экспрессию одной из главных пор во внешней мембране — OmpF. Если бактерии не хватает губки OppX, её рост ограничивается, особенно в бедной питательными веществами среде. Если же OppX достаточно, поры OmpF становятся более активными, увеличивая поглощение питательных веществ при их дефиците.

Косвенное влияние на антибиотики

Поры OmpF также выполняют ключевую функцию при атаке антибиотиков: вещества используют их как основные точки входа в клетку. «Косвенно OppX может влиять на эффективность антибиотика, усиливая производство OmpF и, следовательно, поглощение самого антибиотика», — говорит Матера.

OppX — первый известный регулятор активности MicF. Полученные данные позволяют предположить, что OppX является самой важной, если не единственной, губкой для sRNA MicF. Поэтому её знание критически важно для полного понимания клеточной активности MicF.

Эти выводы основаны на исследованиях бактерий, выращенных in vitro в лабораторных условиях. Следующая задача — расширить исследования до более «реалистичных» условий. Первый шаг уже сделан: «В настоящее время мы расшифровываем РНК-интерактом Salmonella в инфицированных клетках хозяина», — объясняет профессор Йорг Фогель. «Устойчивость к антибиотикам — одна из главных угроз здоровью нашего времени, поэтому наше фундаментальное исследование стремится внести вклад в разработку новых терапевтических средств».