Найдена растительная молекула, которая не дает бактериям образовывать биопленки
Специалисты из Калифорнийского университета в Риверсайде сделали важное открытие, которое может изменить подход к борьбе с биопленками — устойчивыми бактериальными образованиями, вызывающими проблемы в медицине и промышленности. Исследователи обнаружили, что химическое вещество, вырабатываемое растениями в ответ на стресс, способно предотвращать формирование этих пленок. Результаты работы ученых обещают значительный прогресс в медицине, сельском хозяйстве и промышленности.
Бипленки возникают повсюду: от налета на зубах до слизистой пленки на камнях в реках. Несмотря на их естественную роль в экосистемах, биопленки часто вызывают серьезные проблемы. В медицинской среде они образуются на катетерах, стентах и имплантах, делая бактериальные инфекции устойчивыми к лечению. В промышленности биопленки засоряют трубы, загрязняют оборудование для пищевой промышленности и вызывают коррозию.
Ключевую роль в открытии играет метаболит MEcPP, молекула, производимая растениями в процессе жизнедеятельности. Она не только участвует в создании жизненно важных соединений, но и служит сигналом стресса. Например, если растение повреждено и в его клетки поступает слишком много кислорода, уровень MEcPP резко возрастает, что запускает защитные механизмы. Исследователи обнаружили, что MEcPP также может влиять на бактерии, такие как E. coli. Он нарушает способность микроорганизмов прикрепляться к поверхностям, что блокирует формирование биопленок.
«Биопленки можно сравнить с крепостями для бактерий, — объясняет автор работы Джинчжэ Гуо. — MEcPP буквально разоружает бактерии, мешая им создать защитный барьер».
Бактерии используют специальные «волоски» — фимбрии, чтобы прикрепляться к поверхностям. Это первый этап формирования биопленки. Фимбрии помогают микробам закрепляться на медицинских устройствах, трубах или зубах, где они выделяют матрикс, защищающий их от антибиотиков и чистящих средств. Исследование показало, что MEcPP активирует ген fimE, который выключает производство фимбрий, тем самым нарушая процесс образования биопленки.
Ученые провели генетический анализ более 9,000 бактериальных мутантов, что позволило выявить ключевые гены, участвующие в этом процессе. Открытие открывает новые возможности для создания эффективных и экологически чистых стратегий борьбы с биопленками в различных отраслях.
«Традиционные методы борьбы с биопленками, например, использование агрессивных химикатов, могут быть вредными для окружающей среды и терять эффективность из-за адаптации бактерий, — отмечает Гуо. — Наш подход предлагает безопасное и устойчивое решение».
Помимо медицинских преимуществ, открытие может найти применение в обеспечении чистоты водопроводных систем, создании новых средств для ухода за зубами и защите оборудования от коррозии. Это еще один пример того, как фундаментальные исследования в области биологии растений могут предложить решения для глобальных проблем.
«Наш проект демонстрирует неожиданные связи между биологией растений и микробиологией, — добавляет руководитель работы Катайун Дехеш. — Удивительно, как молекула, которая помогает растениям справляться со стрессом, может однажды сыграть ключевую роль в защите людей от бактериальных угроз».
Ранее ученые неожиданно узнали, что микробы могут выживать при очистке сточных вод.
