Ученые Пермского Политеха обнаружили механизм, помогающий бактериям выживать в стрессовых условиях

Специалисты из Пермского Политеха в сотрудничестве с Институтом экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН провели исследование, которое позволило выявить вещество, способствующее выживанию бактерий в стрессовых ситуациях и их устойчивости к антибиотикам, как сообщают в пресс-службе вуза. Проблема антибиотикорезистентности по-прежнему остается одной из основных угроз для здравоохранения, так как микроорганизмы быстро адаптируются, изменяя свои защитные механизмы или обмениваясь генами, отвечающими за устойчивость. Прогнозируется, что к 2050 году от устойчивых инфекций будет умирать до 10 миллионов человек в год.


Исследователи обратили внимание на цистеин, важную аминокислоту, которая является необходимым компонентом для синтеза белков. Обычно цистеин используется как строительный элемент, однако в условиях стресса его уровень возрастает и он становится токсичным. Для изучения этого вопроса ученые протестировали кишечную и сенную палочки, выбирая микроорганизмы, живущие в различных экологических условиях. Они лишили бактерии азота, что затормозило их рост, но не нарушило обмен веществ, таким образом позволив наблюдать реакции на стрессовые ситуации.

Результаты показали, что кишечная палочка справляется со стрессом без особых трудностей, выделяя минимальное количество сероводорода и сохраняя жизнеспособность. В отличие от нее, сенная палочка активно превращала чрезмерное количество цистеина в сероводород, в следствии чего теряла часть энергии и погибала. Ученый Олег Октябрьский, заведующий лабораторией физиологии и генетики микроорганизмов ИЭГМ УрО РАН, объяснил, что различие в реакциях связано с наличием глутатиона — молекулы, обладающей способностью нейтрализовать токсины. У кишечной палочки глутатион действует как защитный буфер, который связывает избыточный цистеин. У сенной палочки такой механизм отсутствует, что вынуждает ее сбрасывать токсины на внешнюю среду, что затраты энергии и снижает шансы на выживание.

Для проверки этой гипотезы ученые использовали мутантный штамм кишечной палочки, у которого не было глутатиона. Как отметила исследовательница Любовь Сутормина, в отсутствие этого защитного буфера бактерия переходила в режим экстренного удаления сероводорода, что быстро приводило к утрате жизнеспособности. Результаты подтвердили, что наличие глутатиона играет решающую роль в выживании бактерий под действием различных стрессоров, включая антибиотики. Ученые предполагают, что вмешательство в метаболизм цистеина или блокировка защитного механизма могут лишить микроорганизмы способности успешно противостоять терапии. По мнению исследователей, такое направление работы над тиоловым обменом, особенно в отношении глутатиона, может стать основой для создания новых препаратов, способных эффективнее бороться с устойчивыми инфекциями.

Читайте также: