Как устойчивые к лекарствам бактерии строят защиту

Улучшенное понимание работы сотен различных типов болезнетворных бактерий может помочь в борьбе с их воздействием.

Исследователи из Университета Лидса под руководством профессоров Шины Рэдфорд и Нила Рэнсона получили новую информацию о работе белкового комплекса BAM (beta-barrel assembly machinery), который помогает встраивать другие бактериальные белки в самый внешний защитный слой бактерий.

Для распространения болезней бактериям необходимо сформировать внешнюю мембрану, иначе они не выживут в суровых условиях среды. Комплекс BAM играет решающую роль в этом процессе, облегчая встраивание множества белков в этот слой, необходимых для его правильной работы в качестве барьера, защищающего бактерию от атак антибиотиков.

Новые результаты позволяют предположить, что можно разработать лекарства, нацеленные на комплекс BAM, чтобы остановить его работу.

Профессор Рэнсон: «Это сложная молекулярная машина, участвующая в поддержании жизни бактерий, и мы знаем, что мутации в ней летальны для бактерий. Наша работа впервые показывает неповрежденный комплекс BAM в открытом состоянии. Теперь, когда мы смогли увидеть интактную структуру таким образом, это дает нам новые подсказки о том, как работает BAM и как разработать способы остановить его функционирование».

Исследование проводилось с использованием электронных микроскопов в Diamond Light Source (национальный синхротронный научный центр Великобритании).

Профессор Рэдфорд: «Если BAM не может выполнять свою работу, бактерии не выживут, и их распространение болезней будет предотвращено. Задача, теперь, когда мы больше понимаем, как работает BAM, — для научного сообщества разработать препараты, которые могут нацеливаться на него и пополнять наш сокращающийся арсенал антибиотиков».

Новое понимание будет способствовать текущей работе по поиску новых способов уничтожения бактерий, которые стали все более устойчивыми к лекарствам, разработанным в XX веке.

Ранее с помощью рентгеновской кристаллографии было показано, что бочкообразный комплекс BAM может существовать как в открытой, так и в закрытой формах. Комплекс BAM находится в наружной мембране грамотрицательных бактерий и встраивает другие белки в мембрану.

Используя высокоразвитые электронные микроскопы, профессора Рэдфорд и Рэнсон увидели структуру BAM в открытом состоянии, быстро заморозив комплекс из раствора. Предыдущие структуры открытого состояния не содержали одного из пяти белков, составляющих полный комплекс BAM, — BamB. Новые результаты показывают, что открытие бочки BAM может происходить и при наличии BamB, что меняет представления ученых о том, как может работать BAM.