Структурная основа созревания липополисахарида лигазой O-антигена

Исследователи выяснили, как грамотрицательные бактерии — возбудители устойчивой к лекарствам пневмонии, инфекций кровотока и послеоперационных инфекций у госпитализированных пациентов — завершают сборку ключевого компонента своей внешней мембраны. Этот компонент защищает патогены от атак иммунной системы и антибиотиков. Новые данные могут ускорить разработку препаратов для борьбы с этими потенциально смертоносными бактериями, являющимися причиной множества инфекций в медучреждениях по всему миру.

Исследование опубликовано 6 апреля в журнале Nature.

Суть открытия

• Ранее было известно, что внешняя мембрана грамотрицательных бактерий состоит из двух основных непротеиновых компонентов — липидов и сахаров, вместе образующих непроницаемый барьер.
• Недостающим звеном было понимание того, как собирается липополисахаридный компонент.

Метод и результаты

Используя передовую криоэлектронную микроскопию одиночных частиц, учёные определили структуру фермента, соединяющего липиды и сахара (O-антигенной лигазы), в двух различных функциональных конфигурациях. Комбинируя генетические, биохимические эксперименты и моделирование молекулярной динамики, команда выяснила, как фермент позиционирует липиды и сахара для их объединения в защитную мембрану.

Значение для борьбы с инфекциями

Липополисахаридный компонент внешней мембраны критически важен для выживания грамотрицательных бактерий. Его блокировка сделала бы бактерии более чувствительными к антибиотикам и уязвимыми для иммунной системы.

Сборка этой мембраны — непрерывный процесс, начинающийся при образовании бактерии и продолжающийся по мере естественной деградации и необходимости ремонта мембраны. Это означает множество возможностей для её разрушения на разных этапах жизненного цикла бактерий.

Раскрыв структуру фермента, выполняющего последний и критический шаг в сборке липополисахаридного барьера у устойчивых бактерий, исследователи могут приступить к целенаправленному дизайну препаратов, ингибирующих биосинтез этой защитной мембраны.