Есть конспект?
Пришлите нам!

Разгадан секрет устойчивости ряда болезнетворных бактерий к антибиотикам


Биохимики Duke University идентифицировали ключевую химическую реакцию, благодаря которой некоторые болезнетворные бактерии изменяют свои свойства, чтобы выработать устойчивость к антибиотикам. Ученые говорят, что их открытие позволит разработать лекарства, блокирующие развитие у болезнетворных бактерий такой устойчивости.

Устойчивость к антибиотикам - главная и постоянно растущая угроза здравоохранения во всем мире, поскольку обычно используемые антибиотики оказывают все меньший и меньший эффект на уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Согласно Всемирной Организации Здравоохранения, быстрое повышение устойчивости к антибиотику угрожает подорвать основы здравоохранения, сделанные медицинской наукой в течение последних 50 лет, см. http://www.who.int/emc/amr.html.

Биохимик Медицинского центра Duke University, профессор, Чристиан Раец и его коллеги сообщают о своем открытии в трех статьях, которые будут опубликованы в журнале “Биохимия”.

Ученые сообщают об открытии нового фермента, который присоединяет необычную сахарную молекулу, называемую aminoarabinose, к ключевой молекуле липида (известной как липид A), которая составляет многослойную защитную оболочку многих болезнетворных бактерий, включая бактерии E. coli, сальмонеллы и псевдомонас. Прикрепление aminoarabinose к липиду осуществляется бактерией для того, чтобы восстановить отрицательный заряд на мембране ее клеточной структуры. Этот щит из электрического поля не позволяет положительно заряженным антибиотикам, подобно полимиксину или некоторым пептидам, присоединяться к мембране клетки бактерии. А это присоединение является основой всего процесса лечения антибиотиками, поскольку основная их задача – это проникнуть в клетку бактерии и умертвить ее, уничтожив ядро или цитоплазму. Но с внешней стороны бактерии, антибиотики ничего не могут с ней сделать, пока не проникнут за ее мембрану – защитную оболочку.

Согласно Раецу, положительно заряженные пептиды – производная многих типов антибиотиков, включая естественные тела иммунной системы организма, которые служат защитой первого эшелона против удара бактерий.

“Подозревалось, что aminoarabinose включался каким-то образом в процесс устойчивости, но как это происходило, и что за фермент к нему присоединяется, известно не было”, сказал Раец. “Так мы обнаружили фермент, который присоединяется к липиду A, а также к молекуле, которая жертвует этот aminoarabinose липиду A и таким образом способствует их слипанию”.

"Хотя уже много известно относительно различных механизмов устойчивости бактерий против лекарственных средств, мы обнаружили совершенно новый метод защиты у болезнетворных бактерий, в котором используются новые молекулярные продукты и новые ферменты, которые не были описаны ранее в биохимической литературе". Согласно Раецу, данное открытие не только предлагает новое фундаментальное понимание бактериальной устойчивости к лекарственным препаратам, но и потенциальный подход к ее преодолению.

"Можно перепроектировать антибиотики пептида на отрицательный заряд, чтобы они могли работать даже против бактерий с aminoarabinose, присоединившись к липиду A и не давая бактериям развить защиту от традиционных антибиотиков положительного заряда", сказал Раец. "Также, можно было бы разработать фермент, который позволит полимиксину самостоятельно вырабатывать стойкость к мутациям болезнетворных бактерий".

В своих экспериментах, биохимики изучали механизм устойчивости антибиотика - полимиксина, который обычно используется в виде мази наружного применения, против болезней кожного покрова. Таким образом, сказал Раец, добавляя такой фермент (на базе трансфераза) к мази полимиксина, можно сделать его действие более эффективным.

Ученые искали фермент трансфераза, анализируя полимиксиноустойчивое свойство бактерий сальмонеллы. Предыдущие исследования других ученых показали, что такая устойчивость связана с запуском нескольких генов неизвестной функции в некой особой (также не известной) области бактериального генома. Используя генетические и биохимические исследования, ученые засекли в пределах этой области удельное кодирование гена белка, который является ответственным за пересылку aminoarabinose к липиду A, и который был назван arnT. Ученые также идентифицировали подобную версию arnT гена в защитных свойствах бактерий E. coli. и выявили того самого донора молекулы, жертвующей свой aminoarabinose липиду А, за счет сравнения его со всеми другими липидами, которые вырабатываются защитными свойствами кишечной бактерии E. coli, обладающей одновремено и стойкостью и чувствительностью к полимиксину. Эта идентификация донора далее объяснила путь, которым действовала бактерия "броня" против пептидов антибиотика. “В будущих исследованиях ученые проследят полный метаболический путь всех болезнетворных бактерий и смогут найти средства против их устойчивости к антибиотикам”, сказал Раец.

Информация для контакта:


Dr.BoT© Konspektiruem.ru