Природный антибиотик лишает бактерии защиты
Новое исследование показывает, что антибиотик, полученный из насекомых, может разрушить защитную мембрану некоторых из наиболее распространенных устойчивых к лекарствам бактерий. Это может проложить путь к новому классу антибиотиков, которые помогут справиться с нынешним кризисом лекарственной устойчивости.
В Соединенных Штатах устойчивость к антибиотикам вызывает более 2 миллионов заболеваний и 23 000 смертей ежегодно.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опросила полмиллиона человек и обнаружила, что пятью наиболее распространенными лекарственно-устойчивыми бактериями являются:
- кишечная палочка
- Клебсиелла пневмонии
- Золотистый стафилококк
- Пневмококк
- Сальмонелла
За исключением S. pneumoniae и S. aureus, все перечисленное - грамотрицательные бактерии. Название происходит от Ганса Христиана Грама, врача, который разработал тест Грама. Этот тест на химическое окрашивание делит бактерии на грамположительные и грамотрицательные.
Поиск новых способов уничтожения грамотрицательных бактерий - серьезная проблема, имеющая некоторые важные последствия для растущего кризиса общественного здравоохранения, а именно устойчивость к противомикробным препаратам.
Новое исследование могло найти способ проникнуть через защитные механизмы этих бактерий. Ученые из Цюрихского университета (UZH) в Швейцарии обнаружили, что танатин, природный антибиотик, вырабатываемый насекомым, называемым шипастым солдатским клопом, может атаковать внешние мембраны грамотрицательных бактерий.
Джон А. Робинсон с химического факультета UZH является последним автором новой статьи, недавно опубликованной в журнале. Наука продвигается.
Остановка механизмов самозащиты бактерий
Робинсон объясняет мотивацию недавнего исследования, говоря: «Несмотря на огромные усилия академических исследователей и фармацевтических компаний, оказалось, что очень сложно определить эффективные новые бактериальные мишени для открытия антибиотиков».
«Одна из основных задач - выявление новых механизмов действия антибиотиков против опасных грамотрицательных бактерий».
Как объясняют Робинсон и его коллеги в своей статье, асимметричная внешняя мембрана защищает грамотрицательные бактерии. Этот двойной слой состоит из молекул липополисахаридов (ЛПС) снаружи и мембранных глицерофосфолипидов во внутреннем слое.
Исследователи использовали модель Кишечная палочка и исследования связывания in vitro, чтобы проверить, может ли антибиотик танатин связываться с определенными белками, называемыми «белками Lpt», которые создают мост между внутренней мембраной и внешней мембраной двойного слоя, который защищает грамотрицательные бактерии.
Затем этот мост используется для транспортировки молекул ЛПС к внешней стороне мембраны, создавая защитный барьер.
Лабораторные анализы показали, что танатин блокирует взаимодействия между белками, которые необходимы для образования моста. Это означает, что молекулы ЛПС не могут добраться до места назначения, что препятствует формированию всей защитной асимметричной внешней мембраны. Без защиты бактерия погибает от антибиотика.
«Эти результаты, - говорят авторы, - подчеркивают новую парадигму действия антибиотиков, нацеленную на динамическую сеть белок-белковых взаимодействий, необходимых для сборки комплекса Lpt в Кишечная палочка.”
«Результаты также определяют один природный пептид в качестве отправной точки для разработки потенциальных клинических кандидатов, нацеленных на опасные грамотрицательные бактериальные патогены», - добавляют они.
Робинсон комментирует результаты, говоря: «Это открытие показывает нам способ разработки веществ, которые специфически ингибируют белок-белковые взаимодействия в бактериальных клетках».
«Это беспрецедентный механизм действия антибиотика, который сразу же предлагает способы разработки новых молекул в качестве антибиотиков, нацеленных на опасные патогены».
Джон А. Робинсон
