Найден новый механизм формирования устойчивости бактерий к антибиотикам
В центре внимания исследования оказалась Escherichia coli, или кишечная палочка — бактерия, которая в норме является безвредной и нередко присутствует в составе микрофлоры кишечника человека, но при ослаблении может вызывать тяжелые инфекционные заболевания. Ученые подвергли штаммы E. coli воздействию стрептомицина и касугамицина. Стрептомицин, известный с 1940-х годов, долгое время применялся терапии различных инфекций. Касугамицин в основном применяется в сельском хозяйстве для защиты растений от бактериальных болезней.
Оба антибиотика препятствуют бактериям синтезировать белки. Достигается это путем атаки на рибосомы бактерий — клеточные структуры, отвечающие за создание белков. РНК в рибосомах часто имеет химические модификации — своеобразные «метки», которые меняют форму и функции рибосом. Такие метки помогают клеткам регулировать синтез белков.
В ходе экспериментов выяснилось, что под влиянием антибиотиков E. coli «переформатирует» свои рибосомы, после чего они отличаются от рибосом собранных в нормальных условиях, у них нет специальных химических меток на участках, к которым обычно прикрепляются молекулы антибиотиков. Такой трюк помогает бактериям приобретать резистентность к антибактериальным препаратам.
«Мы полагаем, что бактериальные рибосомы меняют структуру таким образом, чтобы антибиотик не мог эффективно связываться с ними», — объясняет автор работы Анна Дельгадо-Техедор, сотрудник Центра геномного регулирования в Барселоне.
Бактерии давно известны своей способностью развивать резистентность к антибиотикам. Ученым уже известны несколько механизмов формирования устойчивости, среди которых мутации в молекулах ДНК и активное удаление молекул антибиотика из клетки до достижения безопасной концентрации. Однако новое исследование указывает на еще один путь приспособления бактерий к антибактериальным препаратам. »E. coli демонстрирует невероятную точность и скорость, буквально в реальном времени меняя структуры своей клетки. Это скрытный и эффективный способ обхода действия лекарств», — отмечает соавтор работы Ева Новоа.
Для изучения рибосомных модификаций ученые использовали инновационную технологию секвенирования на основе нанопор. Этот метод позволяет анализировать молекулы РНК непосредственно, без изменений, которые могли бы удалить химические метки. Ранее используемые техники не могли выявить эти тонкие модификации. «Новый подход дал нам возможность увидеть химические изменения в их естественном контексте», — подчеркнула доктор Новоа.
Однако пока остается неясным, почему и как бактерии избавляются от этих химических модификаций. Продолжение исследований может помочь понять биологию этого адаптивного механизма и разработать новые стратегии борьбы с одной из самых серьезных угроз глобальному здравоохранению. Антимикробная резистентность ежегодно уносит жизни как минимум миллиона человек с 1990 года. Ожидается, что к 2050 году это число достигнет 39 миллионов.
«Если мы разберемся, почему бактерии лишаются этих меток, мы сможем найти способы предотвращения этого процесса или создать новые препараты, которые будут более эффективно связываться с обновленными рибосомами», — добавляет доктор Новоа.
Тем временем ученые нашли новый способ бороться с устойчивыми к антибиотикам бактериями.
