Исследователи из Университета Киото впервые детально зафиксировали, как работает натриевый насос Na⁺-NQR — фермент, обеспечивающий дыхание многих опасных патогенов. Понимание его структуры в динамике открывает путь к созданию принципиально новых антибиотиков. Работа опубликована в Nature Communications.
Что такое Na⁺-NQR
Это натриевый насос, встроенный в мембрану бактериальной клетки. Он:
- Проводит окислительно-восстановительные реакции (обмен электронами).
- За счёт выделяющейся энергии перекачивает ионы натрия через мембрану.
- Создаёт градиент, необходимый для дыхания и роста бактерий.
Na⁺-NQR есть у многих патогенов, включая возбудителей холеры и других опасных инфекций. У человека таких насосов нет — значит, это идеальная мишень для лекарств.
Проблема
Учёные знали, что насос работает, но не видели деталей процесса: как именно перенос электронов связан с перекачкой натрия. Промежуточные состояния фермента были недоступны для наблюдения.
Что сделали в Киото
- Использовали криоэлектронную микроскопию — метод, позволяющий «фотографировать» белки в разных состояниях.
- С помощью особого ингибитора корормицина (выделенного ранее) зафиксировали критические промежуточные стадии работы насоса.
- Объединили структурные снимки с молекулярно-динамическим моделированием.
Что увидели
- Насос меняет структуру в ответ на перенос электронов.
- Эти изменения открывают и закрывают «ворота» в мембране, через которые проходят ионы натрия.
- Процесс жёстко скоординирован: без переноса электрона ворота не откроются.
Почему это открытие — шаг к новым антибиотикам
«Насос устроен иначе, чем те, что работают в клетках животных. Теперь мы хотим понять, можно ли "отключить устройство", воздействуя на его промежуточные формы», — отмечают авторы.
Возможности:
- Создание молекул, блокирующих работу насоса на критическом этапе.
- Бактерия потеряет способность дышать и погибнет.
- У человека таких насосов нет — значит, лекарство будет высокоселективным и с минимумом побочных эффектов.