Найдена кнопка тревоги бактерий: российские ученые приблизились к созданию антибиотиков нового поколения

Российские исследователи сделали важный шаг к созданию антибиотиков нового поколения. Ученые из Петербургского института ядерной физики имени Константинова НИЦ «Курчатовский институт» и СПбГУ впервые расшифровали трехмерную структуру бактериального фермента RelSeq в связке с сигнальной молекулой pppGpp. Именно этот механизм помогает микроорганизмам выживать в тяжелых условиях — от нехватки питательных веществ до воздействия антибиотиков. Работа опубликована в International Journal of Molecular Sciences.

Тревожная кнопка внутри микроба

Когда бактерия сталкивается с опасностью, в ее клетке запускается так называемая «строгая реакция». Главную роль в ней играет фермент RelSeq. Он производит особые сигнальные молекулы — алармоны (p)ppGpp, которые можно сравнить с тревожным оповещением внутри клетки. Получив такой сигнал, бактерия замедляет рост, сокращает расходы энергии и переходит в режим выживания.

Именно благодаря этой системе многие патогенные микроорганизмы способны переживать неблагоприятные условия и атаки лекарств. Поэтому ученые давно рассматривают RelSeq как перспективную мишень для новых антибактериальных препаратов.

Бактерии стрептококки — Стрептококки — не самые смертоносные, но крайне распространенные возбудители инфекций от ангины до прыщей. У пациентов с пониженным иммунитетом инфекция может протекать крайне тяжело. Источник: wikimedia

У фермента оказалось несколько уязвимых мест

Авторы исследования выделили фермент из бактерии-стрептококка, вырастили кристаллы комплекса RelSeq-pppGpp и с помощью структурного анализа получили его детальную пространственную модель.

Результаты оказались неожиданно интересными. Выяснилось, что молекула pppGpp может связываться сразу с несколькими участками фермента. Более того, компьютерное моделирование показало, что структура RelSeq достаточно гибкая: отдельные его части способны смещаться относительно друг друга.

Исследователи определили наиболее важные участки связывания сигнальной молекулы. Именно эти зоны могут стать мишенью для будущих лекарств. Если заблокировать взаимодействие RelSeq и pppGpp, бактерия лишится возможности полноценно запускать защитную программу и станет значительно более уязвимой.

Фермент RelSeq385 с сигнальной молекулой — Структурный анализ фермента RelSeq385 в комплексе с алармоном pppGpp. Автор: Дарья Виноградова / Петербургский институт ядерной физики имени Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт» Источник: РНФ

Значение для медицины

Особый интерес вызывает тот факт, что у человека нет близких аналогов RelSeq. Это означает, что препараты, нацеленные на данный фермент, теоретически смогут бить по бактериям более прицельно и с меньшим риском воздействия на клетки организма.

Следующий этап работы — изучение комплекса RelSeq с другими сигнальными молекулами и компьютерный поиск соединений, способных подавлять активность фермента.

Процесс разрушения бактерии с помощью антибиотика последнего поколения полимиксана смотрите в материале Hi-Tech Mail.

По материалам example-source.com