В грамотрицательных бактериях поглощение и экспорт широкого спектра молекул, включая антибиотики, обеспечивается поринами и эффлюксными насосами.
Благодаря своей роли в регулировании проницаемости внешней и внутренней мембраны для малых молекул, эти транспортные механизмы жестко регулируются на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях. Однако регуляция транспорта внешними химическими сигналами остается малоизученной.
Компоненты нашего ежедневного рациона - в том числе кофеин - могут влиять на устойчивость бактерий к антибиотикам. Это показано в новом исследовании группы ученых из университетов Тюбингена и Вюрцбурга. Они обнаружили, что бактерии, такие как кишечная палочка (E. coli), организуют сложные регуляторные каскады, реагирующие на химические стимулы из их непосредственного окружения, которые могут влиять на эффективность антимикробных препаратов.
В ходе систематического анализа ученые исследовали, как 94 различных вещества, включая антибиотики, рецептурные препараты и пищевые ингредиенты, влияют на экспрессию ключевых генов-регуляторов и транспортных белков бактерии E. coli. Транспортные белки контролируют, какие вещества попадают в клетку или покидают ее. Тонко настроенный баланс этих механизмов имеет решающее значение для выживания бактерий. «Наши данные показывают, что несколько веществ могут тонко, но систематически влиять на регуляцию генов у бактерий», - говорит первый автор исследования, опубликованного в журнале PLOS Biology, Кристоф Бинсфельд. Полученные данные свидетельствуют о том, что даже обычные компоненты пищи, например, напитки с кофеином - могут воздействовать на определенные генные регуляторы, контролирующие транспортные белки бактерий.
"Кофеин запускает каскад событий, начиная с гена-регулятора Rob и заканчивая изменением нескольких транспортных белков в E. coli, что, в свою очередь, приводит к снижению поглощения антибиотиков, таких как ципрофлоксацин", - объясняет Бинсфельд. В результате кофеин ослабляет действие этого антибиотика. Исследователи описывают это явление как «антагонистическое взаимодействие». Этот ослабляющий эффект в отношении некоторых антибиотиков не был обнаружен в случае Salmonella enterica, патогена, близкородственного E. coli. Это показывает, что даже у схожих видов бактерий одни и те же стимулы окружающей среды могут вызывать разные реакции, возможно из-за различий в транспортных путях или их роли в поглощении антибиотиков.
Исследование дает представление о том, как различные регуляторы оркеструют транскрипционный ответ основных транспортных детерминант на химические сигналы окружающей среды и вносит важный вклад в понимание так называемой «низкоуровневой» резистентности к антибиотикам, которая обусловлена не классическими генами резистентности, а регуляцией и адаптацией к окружающей среде.
