Новости

Исследование раскрывает, как кишечные бактерии обмениваются генами антибактериальной устойчивости

Исследование показывает, как кишечные бактерии обмениваются генами антибактериальной устойчивости

Устойчивость к противомикробным препаратам возникает, когда патогены, такие как бактерии, развивают способность сопротивляться лекарствам, предназначенным для их уничтожения. Теперь британские исследователи раскрыли механизм, лежащий в основе устойчивости к антибиотикам, и надеются, что это знание может быть использовано для разработки новых лекарственных препаратов.

Неправильное и чрезмерное использование антибиотиков способствовало развитию устойчивых к лекарствам бактерий. Устойчивость к антибиотикам — серьезная проблема общественного здравоохранения, повышающая вероятность того, что бактерии будут легче передаваться от человека к человеку.

Кишечные бактерии обладают тонкими нитевидными придатками, называемыми F-пилями, которые позволяют им соединяться друг с другом и передавать пакеты генов устойчивости к противомикробным препаратам (AMR) — процесс, называемый конъюгацией. Первоначально считалось, что суровые условия кишечника — кислотность, жара и турбулентность — негативно влияют на F-пили, затрудняя перенос генов. Однако исследователи из Имперского колледжа Лондона обнаружили, что верно обратное: F-пили и их способность переносить гены AMR не зависят от условий в кишечнике и усиливаются их молекулярной структурой.

«Ожидается, что к 2050 году число смертей от устойчивости к противомикробным препаратам сравняется с раком, а это означает, что нам срочно нужны новые стратегии для борьбы с этой тенденцией», — сказал Йонаш Патковски, ведущий автор исследования. «Большая часть распространения резистентности обусловлена ​​обменом генами бактерий, поэтому детальное понимание этого процесса может привести к новым способам его прерывания.

Исследователи проверили существующую гипотезу, в которой говорится, что F-пили хрупки при встряхивании, проведя простой эксперимент: встряхнули образцы Escherichia coli (E. coli), бактерия, обычно встречающаяся в толстой кишке, в то время как F-пили конъюгированы. Они обнаружили, что возбуждение на самом деле увеличивает эффективность переноса генов между бактериями. Важно отметить, что они обнаружили, что встряхиваемые бактерии слипались, образуя биопленку, своего рода «забор», который защищал внутренние бактерии от окружающих молекул антибиотиков.

Стремясь проверить устойчивость F-пилей, исследователи использовали «молекулярный пинцет, чтобы потянуть за конец конструкции, которая оказалась очень эластичной и отскочила назад, не сломавшись. F-пили также выдержали применение гидроксида натрия (едкого натра), мочевины и температур 212 °F (100 °C).

Уже известно, что F-пили состоят из субъединиц взаимосвязанных молекул фосфолипидов, но исследователи хотели лучше понять их молекулярный состав. Создав F-пили без фосфолипидов, исследователи повторили тест на растяжение. Не содержащие фосфолипидов F-пили легко распадались, демонстрируя, насколько важны эти субъединицы для прочности и эластичности структуры.

Исследование показывает, как F-пили адаптировались к более эффективному и действенному распространению генов AMR, и имеет большое значение для улучшения нашего понимания устойчивости к антибиотикам и того, как этот процесс можно прервать.

«Создание F-пилей — это очень дорого обходятся бактериям с точки зрения ресурсов и энергии, поэтому неудивительно, что они стоят затраченных усилий», — сказал Тьяго Коста, автор исследования. «Мы показали, как F-пили ускоряют скорость развития устойчивости к антибиотикам и образования биопленки в турбулентных условиях, но сейчас задача состоит в том, чтобы найти способы борьбы с этим очень эффективным процессом».

Исследователи считают, что теперь, когда они лучше понимают сильные и слабые стороны F-пили, структуры могут быть использованы для разработки новых систем доставки лекарств.

«Трудно найти трубчатый придаток с такими сильными свойствами», — сказал Патковски. «Бактерии используют его для переноса генов, но если бы мы могли имитировать эти свойства, мы могли бы использовать аналогичные структуры для точной доставки лекарств туда, где они необходимы в организме».

Исследование было опубликовано в журнале Связь с природой.

Источник

Нажмите, чтобы оценить статью
[Итого: 0 Среднее значение: 0]

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»