Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН выяснили, какое вещество помогает бактериям переживать стресс и становиться устойчивыми к антибиотикам. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Проблема антибиотикорезистентности остается одной из главных угроз здравоохранению: микроорганизмы быстро эволюционируют, изменяя мишени действия препаратов или обмениваясь генами устойчивости. По прогнозам, к 2050 году устойчивые инфекции могут стать причиной до 10 млн смертей ежегодно.
В поисках универсальной уязвимости исследователи обратили внимание на цистеин — аминокислоту, необходимую для синтеза белков. В норме она служит «строительным материалом», однако при стрессе накапливается и превращается в токсин.
Чтобы понять, одинаков ли механизм защиты у разных видов, ученые сравнили кишечную и сенную палочки — бактерии с разной экологией. Микроорганизмы лишали азота, что останавливает рост, но сохраняет обмен веществ, позволяя наблюдать реакцию на стресс.
«Кишечная палочка переносила стресс спокойно: сероводорода выделялось мало, клетки оставались жизнеспособными. Сенная палочка, напротив, активно превращала избыток цистеина в сероводород, теряла энергию и частично погибала», — пояснил заведующий лабораторией физиологии и генетики микроорганизмов ИЭГМ УрО РАН Олег Октябрьский.
Ключевое различие оказалось связано с глутатионом — молекулой, нейтрализующей токсины. У кишечной палочки он работает как защитный буфер, связывая избыток цистеина. У сенной палочки такого механизма нет, поэтому она вынуждена «сбрасывать» токсин наружу, что требует энергии и снижает выживаемость.
Чтобы подтвердить гипотезу, ученые использовали мутантный штамм кишечной палочки без глутатиона. «Без защитного буфера бактерия переходила в режим аварийного сброса сероводорода и быстро теряла жизнеспособность», — отметила ассистент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Любовь Сутормина.
Авторы показали, что наличие глутатиона определяет стратегию выживания бактерий при действии стрессовых факторов, включая антибиотики. Если блокировать этот защитный механизм или вмешаться в метаболизм цистеина, можно лишить микроорганизмы способности «пережидать» терапию.
По мнению исследователей, воздействие на тиоловый обмен, в частности на глутатион, может стать перспективной мишенью для разработки препаратов против устойчивых инфекций и повысить эффективность уже существующих антибиотиков.
Ранее российская ученая выяснила, сколько на самом деле времени формируется привычка.
