Учёные открыли новый механизм устойчивости микроорганизмов к свободным радикалам

Свободные радикалы — высокореактивные молекулы, способные повреждать важные клеточные компоненты. Они могут возникать как при нормальном метаболизме клетки, так и под действием факторов окружающей среды. Эти молекулы играют ключевую роль в эффективности антибиотиков, развитии заболеваний и работе иммунной системы человека.

Исследователи из Charité — Universitätsmedizin Berlin обнаружили ранее неизвестный механизм, позволяющий микроорганизмам защищаться от свободных радикалов. Результаты могут помочь повысить эффективность противомикробных веществ и опубликованы в Nature.

Новый защитный механизм

Используя пекарские дрожжи в качестве модельного организма, учёные обнаружили, что клетки дрожжей накапливают огромное количество аминокислоты лизина — строительного блока для белков. После поглощения из окружающей среды уровень лизина в клетках был в 70–100 раз выше, чем необходимо для нормального роста.

С помощью математического моделирования и генетического анализа исследователи выяснили, что дрожжи используют накопленный лизин для перестройки собственного метаболизма. Одним из последствий этой перестройки стала выработка исключительно большого количества глутатиона — одной из важнейших молекул-«ловушек» свободных радикалов в живых организмах.

Повышенная устойчивость

После «сбора» лизина клетки дрожжей продемонстрировали значительно возросшую устойчивость к свободным радикалам. Это позволило им нейтрализовать количество радикалов, которое в норме привело бы к гибели клетки. Учёные показали, что этот механизм устойчивости используют не только разные виды дрожжей, но и бактерии.

«Наше исследование показывает, что микроорганизмы поглощают питательные вещества из окружающей среды не только для обеспечения роста, но и в качестве превентивной меры, чтобы подготовиться к потенциальной атаке свободных радикалов», — объясняет профессор Маркус Ральзер.

Перспективы применения

Это знание может оказаться полезным в будущем: если удастся нарушить этот механизм устойчивости, потенциально можно повысить эффективность противомикробных веществ. Исследовательская группа продолжит работу с этой целью, а также будет искать другие неизвестные механизмы устойчивости, поскольку понимание фундаментальных клеточных процессов является необходимым условием для разработки противомикробных препаратов.