Исследование указывает на потенциальную новую мишень для антибиотиков против E. coli и других бактерий

Учёные идентифицировали белок, необходимый для выживания бактерий E. coli, и рассматривают его как потенциальную новую мишень для антибиотиков.

Исследователи подтвердили, что этот белок, называемый MurJ, перемещает (переворачивает) липидную молекулу с одной стороны бактериальной клеточной мембраны на другую. Если эта молекула не перемещается, клетка не может построить критически важный слой, удерживающий находящееся под давлением содержимое клетки. Без этого клетка лопается.

E. coli относится к грамотрицательным бактериям, которые характеризуются наличием дополнительной внешней мембраны, снижающей шансы лекарства проникнуть в клетку и убить её. Однако ингибирование MurJ потребует преодоления только одной из двух мембран, что делает его привлекательной новой мишенью для антибиотиков в эпоху устойчивых патогенов.

"У нас есть доказательство принципа, что MurJ действительно является валидной мишенью, потому что мы показали: если остановить его работу, клетки погибают в течение 10 минут — очень быстро", — сказала Нативидад Руис, соавтор исследования.

Исследование сосредоточено на попытке остановить построение слоя бактериальной клетки, называемого пептидогликаном. Это сетчатая структура, которая у грамотрицательных бактерий находится между внутренней и внешней клеточными мембранами. Без этого слоя клетки E. coli не выживают.

Долгое время оставалось неясным, какой именно белок перемещает специфический липид, необходимый для построения пептидогликана, с внутренней стороны внутренней мембраны на внешнюю, где идёт строительство. Этот гипотетический белок называли флиппазой.

В новой работе лаборатории под руководством Руис и её коллеги Томаса Бернхардта объединили усилия, чтобы подтвердить функцию MurJ как флиппазы.

Ключевые шаги исследования:

1. Лаборатория Руис использовала синтетическое химическое вещество для связывания с активными центрами MurJ в клетках, что мгновенно останавливало работу белка.
2. Лаборатория Бернхардта применила токсин, который "съедает" перевёрнутый липид сразу после его появления на внешней стороне мембраны.
3. В нормальных клетках с токсином целевой липид почти не обнаруживался — он переворачивался и сразу потреблялся.
4. Когда MurJ был ингибирован, а токсин добавлен, учёные обнаружили накопление липида, который токсин не мог "съесть" — это означало, что липид так и не был перевёрнут из-за отсутствия активности MurJ.

"Мы показали, что эти клетки погибнут, если мы ингибируем MurJ, и показали, что MurJ необходим для осуществления переворота. Если клетки гибнут, потому что переворот не происходит, значит, эту работу больше никто не делает. Это тот самый белок", — пояснила Руис.

Исследование опубликовано 11 июля 2014 года в журнале Science.