Бактерии модифицируют свои рибосомы под воздействием широко распространенных антибиотиков, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
Этих тонких изменений может быть достаточно, чтобы изменить место связывания лекарственных мишеней, и они представляют собой возможный новый механизм развития устойчивости к антибиотикам.
Кишечная палочка - распространенная бактерия, которая часто бывает безвредной, но может вызывать серьезные инфекции. Исследователи подвергли E. coli воздействию стрептомицина и касугамицина - двух препаратов, предназначенных для лечения бактериальных инфекций. Стрептомицин используется для лечения туберкулеза и других инфекций с 1940-х годов, а касугамицин менее известен, но крайне важен в сельском хозяйстве для предотвращения бактериальных заболеваний сельскохозяйственных культур.
Оба антибиотика нарушают способность бактерий создавать новые белки, целенаправленно воздействуя на их рибосомы. Эти молекулярные структуры создают белки и сами состоят из белков и рибосомальной РНК. Рибосомальная РНК часто модифицируется химическими метками, которые могут изменять форму и функции рибосомы. Клетки используют эти метки для тонкой настройки производства белков. Химические модификации мРНК динамически реагируют на сигналы окружающей среды и являются важными модуляторами экспрессии генов.
Исследование показало, что в ответ на антибиотики кишечная палочка начинает собирать новые рибосомы, которые немного отличаются от тех, что образуются в обычных условиях. В зависимости от того, какой антибиотик использовался, новые рибосомы были лишены определенных меток. Эти метки были потеряны именно в тех областях, где антибиотики фиксируются и останавливают производство белка. Исследование показало, что это делает бактерии более резистентными к лекарственным препаратам. «Мы полагаем, что рибосомы бактерий могут изменять свою структуру настолько, чтобы антибиотик не мог эффективно связываться с ними», - говорит Анна Дельгадо-Техедор, первый автор исследования из аспирант Центра изучения генома в Барселоне.
Известно, что бактерии развивают устойчивость к антибиотикам разными способами, включая мутации в их ДНК. Другим распространенным механизмом является их способность активно выкачивать и транспортировать антибиотики из клетки, снижая концентрацию препарата внутри клетки до уровня, который больше не является вредным. Данное исследование свидетельствует о совершенно новой стратегии выживания. «E. coli изменяет свои молекулярные структуры с поразительной точностью и в режиме реального времени. Это незаметный и тонкий способ уклонения от воздействия антибиотика», - отмечает Дельгадо-Техедор.
Авторы исследования сделали эти выводы, используя передовую технологию нанопорового секвенирования. Предыдущие методы обрабатывали молекулы РНК, удаляя химические модификации. «Наш подход позволил нам увидеть модификации такими, какие они есть, в их естественном контексте», - говорит Дельгадо-Техедор.
В работе не рассматривается вопрос о том, почему и как химические модификации теряются. Дальнейшие исследования могут изучить биологию, лежащую в основе этого адаптивного механизма, и открыть новые способы борьбы с одним из самых серьезных кризисов в мировом здравоохранении. «Если мы сможем проникнуть глубже и понять, почему они утрачивают эти модификации, мы сможем разработать новые стратегии, которые не позволят бактериям утрачивать их, или создать новые препараты, которые будут более эффективно связываться с измененными рибосомами», - говорит Дельгадо-Техедор.
