Крио-ЭМ раскрывает, как белковые комплексы поддерживают защиту внешней мембраны бактерий

от

Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) успешно применили крио-электронную микроскопию (крио-ЭМ), чтобы выявить молекулярные структуры важнейших белковых комплексов, транспортирующих липиды и поддерживающих барьер внешней мембраны (ВМ) грамотрицательных бактерий.

Рост заболеваемости, вызванной устойчивыми к антибиотикам бактериями, представляет глобальную угрозу для здоровья. Это особенно тревожно в случае устойчивых к лекарствам грамотрицательных бактерий, таких как кишечная палочка (Escherichia coli, E. coli), которых уже трудно уничтожить, поскольку их внешняя мембрана образует серьёзный барьер против антибиотиков.

Чтобы поддерживать эффективность внешней мембраны в защите от лекарств, бактериальные клетки полагаются на различные белковые комплексы, которые работают вместе, контролируя состав и организацию липидов во внешней мембране. Однако детальные механизмы работы этих комплексов на молекулярном уровне оставались неясными.

Исследовательские группы под руководством доцента Чн Шу Синь из химического факультета NUS и Сингапурского центра инженерных наук в области окружающей среды (SCELSE-NUS) сделали ключевые открытия о внутренней работе двух таких белковых комплексов, транспортирующих липиды в бактериальной клетке для поддержания барьера внешней мембраны.

Применяя крио-ЭМ одиночных частиц в сочетании с биохимической характеристикой, команды выяснили молекулярные детали комплексов мембранных белков OmpC$3$-MlaA-MlaC и TolQ$5$R$2$A, выделенных из E. coli. Они обнаружили, что комплекс OmpC$3$-MlaA деформирует локальную мембрану, ослабляя неуместные липиды, чтобы они могли пройти через MlaA и проникнуть в белок-носитель MlaC.

Используя две родственные структуры белкового комплекса TolQ$5$R$2$A, команды также лучше поняли его роль в качестве крошечного молекулярного мотора для передачи силы, помогая клетке поддерживать липидный баланс во внешней мембране.

Эти результаты были опубликованы в Journal of the American Chemical Society и Nature Communications.

Доктор Йео Цзян, старший научный сотрудник группы Чн и первый автор обоих исследований, сказал: «Мы впервые видим молекулярные архитектуры комплексов OmpC$3$-MlaA-MlaC и TolQ$5$R$_2$A, что открывает новые возможности для разработки будущих антибиотиков против этих новых мишеней».

Стабильность и функционирование внешней мембраны грамотрицательных бактерий имеют решающее значение для выживания и защиты клеток. Нарушая работу белковых комплексов, поддерживающих барьер внешней мембраны, можно разработать инновационные терапевтические стратегии для нарушения целостности бактериальной мембраны, потенциально преодолевая растущую проблему устойчивости к антибиотикам.

«Как группа исследователей в области биохимии, мы поражены тем, что теперь можем изучать и применять крио-ЭМ для получения молекулярного представления о мембранных белковых комплексах, чтобы выяснить их механизмы в бактериях, что имеет большое значение для нашей борьбы с лекарственно-устойчивыми инфекциями», — добавил профессор Чн.

Команда сейчас расширяет свои исследования, чтобы изучить другие системы транспорта липидов у бактерий.

Предоставлено Национальным университетом Сингапура.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте