Американські науковці описали механізм, завдяки якому грам-негативні бактерії вибудовують на своїй поверхні токсичні ліпополісахариди. Виявляється, молекула кардіоліпіну сприяє транспортуванню цих сполук на зовнішню мембрану бактерій, а перешкоджання її функції призводить до загибелі або підвищення вразливості мікробів до антибіотиків. Результати дослідження можуть сприяти розробленню нових ліків проти бактеріальних збудників хвороб. Вони оприлюднені в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
National Institutes of Health
Чому це важливо?
Бактерії стрімко набувають стійкості до наявних антибіотиків, ставлячи під загрозу здоров'я та життя мільйонів людей по всьому світу щорічно. Тому розроблення нових способів боротьби із бактеріальними збудниками є гострою потребою сучасної медицини. Особливо складною є ситуація з лікуванням та розробленням засобів проти інфекцій, викликаних грам-негативними бактеріями. Останні мають дві мембрани, тому антибактеріальним препаратам важче проникнути всередину клітини патогену та знищити його. Крім цього, на зовнішній мембрані цих бактерій міститься велика кількість токсичних ліпополісахаридів. Ці сполуки можуть взаємодіяти з клітинами організму хазяїна, зокрема людини, так, що це призведе до небезпечного для життя хворого септичного шоку. У новій роботі вчені з Університету Джорджії описали слабкий бік формування ліпополісахаридів на поверхні бактерій, що його можна використати проти збудників інфекцій.
Що вчені вивчали?
Науковці сфокусувалися на дослідженні молекули кардіоліпіну. У тварин ця сполука міститься у внутрішній мембрані мітохондрій, енергетичних станцій клітин, та відіграє важливу роль у здійсненні енергетичного обміну. Кардіоліпін також присутній в оболонці бактерій, однак дотепер було невідомо, яку функцію він виконує в цих мікроорганізмів.
Щоб з'ясувати роль кардіоліпіну в бактерій, дослідники провели експерименти на культурі грам-негативних кишкових паличок Escherichia coli. Вони створили мутантну популяцію мікробів, які були позбавлені функціонального кардіоліпіну.
Яка роль сполуки в бактерій?
Досліди показали, що кардіоліпін відіграє важливу роль у вибудовуванні ліпополісахаридів на поверхні бактерій. Без нього кишкові палички все ще виробляють токсичні сполуки, проте не можуть їх транспортувати із середини клітини до зовнішньої мембрани. Натомість ліпополісахариди накопичуються в клітині, поки не вб'ють бактерію. А навіть якщо бактерії виживають, то їхня зовнішня мембрана стає вразливою та проникною для більшості антибіотиків.
Автори кажуть, що їм вперше вдалося пов'язати кардіоліпін із функціонуванням зовнішньої мембрани бактерій. Вони вважають, що це знання допоможе розробляти нові ліки проти грам-негативних бактерій, зокрема стійких бо антибіотиків.
Раніше дослідники описали механізм дії антибіотика останнього резерву колістину, який бореться з бактеріями, націлюючись на ліпополісахариди на їхній поверхні.