Скрытая ахиллесова пята бактерий: накопление сахарофосфатов нарушает синтез клеточной стенки

от

Устойчивость к антибиотикам считается одной из самых серьёзных угроз для здоровья человечества. Обычные бактерии, такие как кишечная палочка (Escherichia coli) и золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), развивают защиту от лекарств, на которые в основном полагаются врачи. Чтобы противостоять этой угрозе, учёные стремятся найти новые способы остановить рост бактерий, не вызывая слишком быстрого развития устойчивости.

В недавнем исследовании биологи из Корнелла выявили удивительный механизм, который ослабляет бактерии изнутри — открытие, которое может стать основой для создания следующего поколения антибиотиков по мере роста устойчивости к лекарствам во всём мире.

Исследователи из Института клеточной и молекулярной биологии Вейлла обнаружили, что, когда определённые молекулы сахарофосфата накапливаются внутри бактерий, они блокируют ключевой этап в построении бактериальной клеточной стенки. Без прочной стенки бактерии не могут выжить.

Основные выводы исследования

Исследование под руководством Меган Келлер, постдокторанта в лаборатории Тобиаса Дёрра, доцента и директора по работе с аспирантами в области микробиологии в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни, было опубликовано в журнале mBio в июле 2025 года.

Команда изучала холерный вибрион (Vibrio cholerae) — водную бактерию, вызывающую холеру, которая также обладает способностью противостоять определённым антибиотикам в течение длительного периода времени. Инженерия штаммов, накапливающих определённые сахарофосфаты, позволила учёным заметить значительные дефекты роста. Химический анализ показал, что эти сахарофосфаты напрямую мешают работе ферментов, которые создают пептидогликан — жёсткую сетку, образующую клеточную стенку бактерий.

Когда уровень сахарофосфатов повышался, клеточная стенка не могла формироваться должным образом. Вместо этого бактерии становились хрупкими и склонными к разрыву. Важно отметить, что этот эффект имитировал действие существующих антибиотиков, которые также нацелены на синтез клеточной стенки, но через совершенно другой механизм, который может снизить формирование устойчивости к антибиотикам.

Перспективы для разработки антибиотиков

Исследование проводилось при участии специалистов из Медицинского центра Вейлла Корнелла, имеющих опыт работы в области метаболомики, генетики и биохимии. Полученные результаты предлагают новый подход к разработке антибиотиков. Вместо создания лекарств, которые напрямую атакуют бактериальные ферменты, учёные могут создавать соединения, которые вызывают накопление сахарофосфатов до токсичных уровней.

«В некотором смысле это идеальная ситуация, — сказала Келлер. — Мы блокируем способность бактерии поглощать сахар и в то же время повышаем её чувствительность к антибиотикам, нацеленным на клеточную стенку. Это усложнит для них развитие устойчивости». Такая стратегия может обойти существующие пути резистентности и обеспечить новую линию защиты от «супербактерий».

Поскольку пептидогликан необходим практически для всех бактерий, но отсутствует в клетках человека, терапия, основанная на этом механизме, может быть эффективной — убивать бактерии, не нанося вреда пациентам. Однако такой терапевтический подход может также уничтожать полезные микробы.

«Эта работа показывает нам, что бактерии несут в себе семена собственного уничтожения, — сказал Дёрр. — Изучение синергии между антибиотиками и метаболическими нарушениями — это новое направление, которое открывает большие перспективы для разработки новых методов лечения. Если мы сможем спровоцировать этот внутренний дисбаланс, мы сможем разработать методы лечения, которым бактериям будет гораздо труднее противостоять».

Команда из Корнелла планирует проверить, действует ли тот же механизм у других бактерий, вызывающих заболевания, и провести скрининг молекул, которые усиливают накопление сахарофосфатов. Долгосрочная цель — перевести фундаментальные научные исследования в стратегии применения антибиотиков, которые смогут опережать развитие устойчивости к лекарствам.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте