Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, выявило потенциальную "ахиллесову пяту" в защитных слоях, окружающих грамотрицательные бактерии, что может помочь в разработке антибиотиков нового поколения.
Исследование, проведенное учеными Университета Ньюкасла, показывает, что грамотрицательные бактерии зависят от клеточной стенки для синхронизации строительства внешней мембраны. Грамотрицательные бактерии с множественной лекарственной резистентностью, такие как Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella pneumoniae, представляют особую проблему. Их внешняя мембрана находится за пределами клеточной стенки и не пропускает многие классы антибиотиков, которые в противном случае были бы направлены против нее.
Исследование показало, что клеточная стенка, состоящая из жесткого материала, известного как пептидогликаны, осуществляет удивительный контроль над тем, где новые белки внедряются во внешнюю мембрану с помощью важного белка биогенеза, известного как BamA. Это помогает бактериям координировать эти слои, что имеет решающее значение для их роста.
Руководитель исследования профессор Вальдемар Воллмер объясняет: "Бактерии - крошечные, но у них очень высокое внутреннее давление, как в автомобильной шине. Они имеют прочную клеточную стенку, которая выдерживает это давление и предотвращает их разрыв, позволяя им при этом расти и делиться. Мы впервые выявили, как по мере их роста процесс расширения стенки связан с процессом расширения внешней мембраны за ее пределами".
Исследование показало, что возраст пептидогликана, похожего на сетку, состоящего из аминокислот и сахаров, является ключевым фактором. "Старый" пептидогликан, который встречается в основном на полюсах клеток, полностью блокирует биогенез новых белков наружной мембраны. Напротив, "новый" пептидогликан, образующийся преимущественно в местах, где клетки собираются делиться, обеспечивает наибольший рост наружной мембраны. Этот простой, но элегантный механизм обеспечивает бактериям жесткий контроль над обоими слоями клеточной оболочки.
"Мы никогда не подозревали, что грамотрицательные бактерии настолько зависят от клеточной стенки, чтобы координировать рост внешней мембраны. Нарушение этого перекрестного взаимодействия буквально "открывает" грамотрицательные бактерии, делая их уязвимыми для антибиотиков, которые внешняя мембрана не пропускает. Наше исследование показывает, что грамотрицательные бактерии координируют сборку двух основных слоев клеточной оболочки, делая биогенез белков внешней мембраны чувствительным к созреванию пептидогликана, что является потенциальной уязвимостью, которая может быть использована при разработке антибиотиков в будущем", - комментирует Воллмер.
