Во враждебной среде кожи и полости носа человека бактерии вынуждены конкурировать за ограниченные питательные вещества и пространство.
Чтобы размножаться в этой высококонкурентной среде, многие микроорганизмы ведут «бактериальную войну», вырабатывая различные соединения, обеспечивающие конкурентное преимущество. Частью антибактериального арсенала являются бактериоцины - большая и широко определенная группа преимущественно небольших молекулярных пептидов, которые убивают или ингибируют рост других бактерий.
Лантибиотики представляют собой большую подгруппу бактериоцинов, насчитывающую более 80 описанных соединений. Они представляют собой посттрансляционно модифицированные пептиды, определяющим структурным мотивом которых являются лантиониновые группы. Описанные механизмы действия основаны либо на ингибировании синтеза пептидогликана, либо на разрушении мембраны через различные способы взаимодействия. Однако точный механизм антибактериальной активности и экологическая функция многих лантибиотиков неизвестны.
Первым открытым и наиболее изученным лантибиотиком является низин, который использует конечную молекулу-предшественницу пептидогликана в качестве высокоаффинной мембранной мишени, способствующей образованию пор. Эпиланцины - подгруппа лантибиотиков, продуцируемых стафилококками и имеющих близкое структурное сходство с низином. Учитывая поразительное молекулярное сходство эпилацинов с низином, были предложены механизмы повреждения бактериальной мембраны, однако противоречивые данные не позволили выдвинуть гипотезу об общем механизме действия.
Неясная экологическая роль эпиланцинов привела к предположениям о потенциальной функции формирования микробиома, учитывая высокую численность стафилококков в микробиоте человека. Стафилококки и коринебактерии являются ключевыми членами микробиоты полости носа и кожи человека. Представители обоих родов включены в сложную сеть взаимодействий, определяющих состав микробиома. Здесь они естественным образом конкурируют за питательные вещества, пространство и дефицитные ресурсы. Corynebacteria разработали различные стратегии для подавления экспансии стафилококков, в то время как бактериоцины, по-видимому, являются главным оружием в арсенале стафилококков.
Было показано, что закрепление любого из этих родов в экологической нише изменяет патогенный потенциал соответствующих условно-патогенных видов, таких как Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Moraxella catarrhalis и других. Эта модуляция может варьировать от ингибирования роста до влияния на экспрессию факторов вирулентности или прямого стимулирования роста. Кроме того, как стафилококки, так и коринебактерии обладают значительным потенциалом для того, чтобы при определенных условиях вызывать тяжелые или угрожающие жизни инфекции. Это свидетельствует о сложном балансе между полезным и вредным воздействием на микробиом и здоровье хозяина. Таким образом, выявление ключевых факторов, влияющих на взаимоотношения между стафилококками и коринебактериями, необходимо для всестороннего понимания экологии микробиома человека.
Исследователи из Университетской больницы Бонна открыли новый лантибиотик - эпиланцин A37. Он вырабатывается стафилококками, колонизирующими кожу, и действует специфически против их главного конкурента - коринебактерий. Эта специфичность, предположительно, опосредована особым механизмом действия, который исследователи смогли детально расшифровать. Результаты исследования опубликованы в журнале ISME.
«Лантибиотики очень интересны с медицинской точки зрения, поскольку они могут целенаправленно воздействовать на отдельные группы организмов, не затрагивая всю бактериальную флору, как это происходит, например, с антибиотиками широкого спектра действия», - говорит соавтор работы Фабиан Грейн. «Нам удалось показать, что эпилирование широко распространено среди стафилококков, что подчеркивает их экологическую значимость. Нам также удалось выяснить, что эпиланцин A37 действует очень специфично против коринебактерий, которые являются одними из главных конкурентов стафилококков в кожном микробиоме. Предположительно, такая специфичность обусловлена особым механизмом действия, который мы детально расшифровали. Эпиланцин A37 проникает в клетку коринебактерии, первоначально не разрушая ее. Антимикробные пептиды накапливаются в клетке, а затем растворяют клеточную мембрану изнутри, тем самым убивая коринебактерию. Наша работа проливает свет на экологическую роль эпиланцинов стафилококков, опосредованную способом действия, ранее неизвестным для лантибиотиков».
