Резистентность больше не секрет

Изучен механизм возникновения устойчивости бактерий к антибиотикам

Ученые впервые проследили стратегию генетической автомодификации бактерий, которая позволяет им выработать устойчивость к антибиотикам. Теперь медикам будет известен механизм превращения бактерии в непробиваемого суперинфекта.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "736119",
    "incutNum": 1,
    "repl": "<1>:{{incut1()}}",
    "uid": "_uid_3598605_i_1"
}

Появление антибиотикоустойчивых штаммов бактерий – серьезная проблема. Явление снижает терапевтическую эффективность антибиотиков, а также повышает вероятность заболевания госпитализированных больных. В условиях стационара резистентные к антибиотикам бактерии передаются от одного больного к другому, выделяются во внешнюю среду и заражают воздух, перевязочный материал и предметы ухода за больными. Часты внутрибольничые заражения стафилококками, устойчивыми к пенициллину, стрептомицину и другим антибиотикам.

Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания под руководством профессора факультета биохимии и молекулярной биологии Скуайра Букера опубликовала в журнале Science работу, посвященную

первому детальному исследованию генетики процесса вырабатывания устойчивости бактерий к разнообразным препаратам.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3214167",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_3598605_i_2"
}

Этот шаг, считают авторы, станет ключевым в выработке новых лекарств, способных защитить организм от чрезвычайно устойчивых «суперинфектов» — непобедимых бактерий, часто встречающихся как в больницах, так и среди городского населения.

Работа началась с изучения особого белка, произведенного одним из недавно эволюционировавших «суперинфектов». С помощью генетических исследований группа Букера обнаружила, что стафилококк Staphylococcus sciuri, поражающий животных, обрел новый ген (его назвали cfr). Белок, кодируемый этим геном, играет ключевую роль в одном из механизмов устойчивости к антибиотикам, которым пользуется бактерия. Позднее оказалось, что такой же ген появился в Staphylococcus aureus – золотистом стафилококке – очень частом госте носа и кожи людей, вызывающем целую вереницу болезней (от безобидных прыщей до смертельно опасного менингита).

Золотистый стафилококк известен и своими способностями вырабатывать устойчивость к антибиотикам.

Особенность этого гена в том, что он располагается в мобильной части ДНК, поэтому он легко передается от неопасных для человека микробов к другим видам, уже представляющим прямую угрозу для людей.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3408236",
    "incutNum": 3,
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_3598605_i_3"
}

«Найденный нами ген характерен для золотистых стафилококков США, Мексики, Бразилии, Испании, Италии и Ирландии. Он обусловливает устойчивость бактерий к семи классам антибиотиков. Бактерия, обзаведшаяся этим геном, имеет уникальное эволюционное преимущество. Однако до сегодняшнего дня детальный механизм влияния белка, кодируемого этим геном, на жизнедеятельность бактерии оставался неизвестным. У нас не было трехмерного изображения, которое бы показывало, что происходит с этим белком на молекулярном уровне», — пояснил Букер.

Чтобы разобраться в этом механизме, Букер и его коллеги проследили, как белок Cfr решает одну важную задачу – метилирование. В ходе этого процесса фермент добавляет небольшой «хвостик» длиной в один атом углерода к определенному участку нуклеотида – структурного элемента РНК и ДНК. Когда у определенного нуклеотида появился этот хвостик, он способен обеспечить правильную работу рибосомы – гигантского макромолекулярного устройства, отвечающего за выработку необходимых для жизни бактерии белков.

Работа многих классов антибиотиков как раз основана на связывании с рибосомой и блокировке ее функций.

Без рибосомы любая клетка погибает, и бактериальная не исключение.

Белок Cfr способен нарастить «хвостик» ДНК таким образом, что связывание антибиотиков с рибосомой блокируется, поэтому весь механизм их работы прекращает действовать.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3239728",
    "incutNum": 4,
    "repl": "<4>:{{incut4()}}",
    "uid": "_uid_3598605_i_4"
}

«Обнаруженный эффект удивителен. Такой совершенно новый механизм метилирования критически важен для изучения бактерий. Теперь мы знаем, как «умные» микробы защищаются от антибиотиков», — считает Букер.

Следующим шагом работы станет использование этой информации для создания веществ, которые смогут работать в связке с обычными антибиотиками, побеждая резистентность бактерии.

«Зная механизм, с помощью которого бактерия избегает действия нескольких классов антибиотиков, мы можем придумать, как разорвать эту цепочку и позволить антибиотикам выполнять свою работу», — подытожил он.