Есть вероятность, что модифицированные рибосомы — новый механизм антибиотикорезистентности.
Бактерии модифицируют свои рибосомы после контакта с широко используемыми антибиотиками, — говорится в результатах исследования, опубликованного в Nature Communications. Этих незначительных изменений может быть достаточно для того, чтобы изменить место связывания мишеней медицинских препаратов, и они могут представлять собой новый механизм антибиотикорезистентности.
Escherichia coli — широко распространённая бактерия, которая зачастую безвредна, но способна служить причиной серьёзных инфекций. Учёные обработали E. coli стрептомицином и касугамицином, двумя препаратами, которыми лечат бактериальные инфекции. Стрептомицин — основной препарат для лечения туберкулёза и других инфекций с 1940-х годов, в то время как касугамицин менее известен, но критически важен в сельском хозяйстве, где он используется для профилактики бактериальных инфекций растений.
Оба антибиотика лишают бактерии способности создавать новые белки, поражая их рибосомы. Эти молекулярные структуры синтезируют белки и сами состоят из белков и рибосомальной РНК. Рибосомальная РНК часто модифицируется с помощью химических меток, которые могут менять форму и функционирование рибосомы. Клетки пользуются этими метками для тонкой настройки синтеза белков.
В исследовании было обнаружено, что, реагируя на антибиотики, E. coli начинает собирать новые рибосомы, которые слегка отличаются от рибосом, вырабатываемых при нормальных условиях. В зависимости от используемого антибиотика у новых рибосом отсутствовали определённые метки. Метки терялись именно в тех регионах, где антибиотики прикрепляются и стопорят синтез белков. В исследовании было обнаружено, что это делает бактерии более устойчивыми к препаратам.
«Мы считаем, что рибосомы бактерии могут менять её структуру настолько, насколько это необходимо для предотвращения эффективной фиксации антибиотика», — говорит Анна Дельгадо-Техедор, первый автор исследования, докторант из Центра регуляции генома (ЦРГ) в Барселоне.
Известно, что антибиотикорезистентность у бактерий вырабатывается разными способами, включая мутации в их ДНК. Ещё один распространённый механизм заключается в их способности активно выкачивать и выводить антибиотики за пределы клетки, понижая концентрацию препарата внутри клетки до уровней, более не являющихся вредными.
Исследование свидетельствует о совершенно новой стратегии выживания. «E. coli меняет свои молекулярные структуры с удивительной точностью и в режиме реального времени. Это малозаметный и хитрый способ уклонения от воздействия препаратов», — говорит д-р Эва Новоа, одна из авторов исследования из ЦРГ.
Учёные обнаружили это, использовав технологию нанопорового секвенирования, где молекула РНК считывается напрямую. Предыдущие технологии обрабатывали молекулы РНК таким образом, что химические модификации удалялись. «Наш подход позволил нам увидеть модификации как они есть, в естественном контексте», — говорит д-р Новоа.
В исследовании не проверялось почему и как химические модификации вообще теряются. В дальнейших исследованиях можно изучить биологию, лежащую в основе механизма адаптации, и найти новые способы борьбы с одним из самых крупных надвигающихся кризисов в глобальном здравоохранении. Общемировая антибиотикорезистентность уносит как минимум миллион жизней в год начиная с 1990 года и по прогнозам унесёт ещё 39 миллионов жизней начиная нынешним и заканчивая 2050 годом.
«Если мы сможем посмотреть глубже и понять, почему они избавляются от этих модификаций, мы сможем создать новые стратегии, которые помешают бактериям избавляться от них в принципе, или создать новые препараты, которые более эффективно связываются с изменёнными рибосомами», — говорит д-р Новоа.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Центром регуляции генома (Center for Genomic Regulation).
Вам также может быть интересно: