Ученые обнаружили механизм, позволяющий метициллин-резистентному Staphylococcus aureus (MRSA) приобретать высокую устойчивость к антибиотикам, что открывает путь для новых подходов к борьбе с инфекционными заболеваниями.
MRSA является причиной более 120 000 смертей в год. Учитывая острую необходимость в новых, более эффективных антибиотиках и отсутствие вакцин против MRSA, понимание этого патогена и борьба с ним имеют решающее значение. Новое исследование, проведенное под руководством ученых Университета Шеффилда и опубликованное в журнале Science, показало, что MRSA имеет двойной механизм защиты от антибиотиков.
Антибиотики класса β-лактамов - самые назначаемые препараты во всем мире. Эти молекулы убивают бактерии, инактивируя пенициллин-связывающие белки (PBPs), группу ферментов, ответственных за сшивание пептидогликана клеточной стенки бактерий. Метициллин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA) приобрел устойчивость к β-лактамам благодаря гену mecA, кодирующему PBP2a, неродной PBP с низким сродством к β-лактамам.
Авторы исследования показали, что в присутствии антибиотиков MRSA переходит на альтернативный способ деления клеток и демонстрирует измененную архитектуру пептидогликана в перегородке деления. PBP2a может заменить транспептидазную активность эндогенного и необходимого PBP2, но не PBP1, который отвечает за архитектуру нативного пептидогликана перегородки. Успешное деление без активности PBP1 требует альтернативного режима деления и обеспечивается несколькими возможными мутациями хромосомного потенцирующего фактора (pot). Ресенсибилизирующие агенты MRSA по-разному вмешиваются в два взаимозависимых механизма, необходимых для высокого уровня антибиотикорезистентности. Ученые использовали атомно-силовую микроскопию, чтобы определить, как антибиотики изменяют наноразмерную архитектуру пептидогликана клеточной стенки в септальных кольцах, что препятствует репликации клеток.
Руководитель исследования профессор Саймон Фостер сказал: «Это исследование очень интересно, поскольку оно не только раскрыло новый механизм резистентности MRSA, но и способность бактерий делиться альтернативным способом. Эти результаты имеют важное значение для разработки новых антибиотиков, а также для понимания фундаментальных принципов, лежащих в основе роста и деления бактерий. Это также фантастический пример того, как физика и биология могут быть объединены, чтобы понять насущную социальную проблему устойчивости к противомикробным препаратам. Мы не смогли бы сделать эти открытия без такой синергии, объединив лучшую в мире микроскопию с генетикой и микробиологией. Наше исследование демонстрирует возможности междисциплинарного подхода к изучению основных биологических механизмов, которые имеют такое большое значение для здравоохранения».
