Грам-отрицательные бактерии характеризуются наличием внешней мембраны (ВМ), которая обеспечивает целостность оболочки и барьерную функцию.
Исследователи из Национального университета Сингапура разгадали 60-летней давности загадку в области биологии бактериальной клеточной оболочки, определив основную функцию важного белкового комплекса, ответственного за поддержание стабильности ВМ. Работа была опубликована в журнале Nature Communications.
В течение последних 30 лет были предприняты значительные усилия для изучения и понимания того, как строится и поддерживается бактериальная ВM, с целью использования этих знаний для разработки новых антибиотиков, направленных на нее. Недавно было открыто несколько многообещающих соединений, представляющих собой новые классы антибиотиков, которые воздействуют на некоторые хорошо изученные системы, участвующие в сборке ВМ. Грамотрицательный бактериальный комплекс Tol-Pal был открыт в 1960-х годах и с тех пор известен как важный для целостности ВМ, а позже ему также была приписана роль в делении клеток.
В 2017 году ученые из исследовательской группы Шу Сина из Сингапурского центра инженерных наук в области экологии и биологии продемонстрировали с помощью сложных анализов липидного профиля и транспорта, что комплекс Tol-Pal играет роль в поддержании липидного гомеостаза ВМ — баланса содержания липидов — путем перемещения избыточных липидов обратно в цитоплазматическую мембрану. Эта работа дала первое логическое объяснение того, как отсутствие комплекса Tol-Pal приводит к дефектам ВМ. Однако однозначное определение биологической функции по-прежнему оставалось неясным, поскольку мутанты Tol-Pal демонстрировали широкий спектр фенотипов, которые также могли быть связаны с дефектами деления клеток.
В 2025 году группа под руководством Шу Сина сделала значительный прорыв и окончательно определила основную функцию комплекса Tol-Pal в липидном гомеостазе ВМ. Используя изящный генетический подход, исследователи создали вариант комплекса Tol-Pal, который был перенаправлен в сторону от места деления клеток и, таким образом, не мог выполнять связанные с этим функции. Поразительно, но этот вариант Tol-Pal был полностью способен поддерживать липидный гомеостаз ВМ, а значит, стабильность ВМ и барьерную функцию. «Наша работа устанавливает основную функцию комплекса Tol-Pal в поддержании липидного гомеостаза ВМ, независимую от его роли во время деления. Мы однозначно установили истинную физиологическую функцию комплекса Tol-Pal, более чем через 60 лет после его первого открытия», - сообщил Шу Син.
Эти новые знания о комплексе Tol-Pal закладывают основу для разработки будущих лекарственных препаратов, направленных на липидный гомеостаз ВМ с целью разрушения барьера ВМ и/или уничтожения бактерий. «Этот прорыв знаменует собой важный концептуальный прогресс в нашем общем понимании сборки внешней мембраны бактерий и транспорта липидов и является свидетельством наших последовательных усилий по выяснению фундаментальных механизмов живой клетки», — добавил Шу Син.
