Фермент Na⁺-NQR, представляющий собой натриевый насос, обеспечивает дыхание многих патогенных бактерий. С помощью окислительно-восстановительных реакций (процесса обмена электронами между веществами) он обеспечивает транспортировку ионов натрия через мембрану, поддерживая рост бактерий.
Однако ученые не могли точно понять, как именно окислительно-восстановительные реакции связаны с перекачиванием натрия. Главным препятствием являлось отсутствие информации о ключевых промежуточных состояниях, которые формируются во время работы фермента.
Команде из университета Киото (Япония) удалось напрямую зафиксировать множество промежуточных состояний фермента в процессе его работы. С помощью криоэлектронной микроскопии команда смогла напрямую зафиксировать несколько промежуточных структурных состояний фермента в процессе его функционирования. Затем они объединили эти структурные снимки с результатами молекулярно-динамического моделирования. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Моделирование показало, что натриевый насос меняет свою структуру в ответ на перенос электронов внутри белка. Эти изменения приводят к перемещению ионов натрия через мембрану бактериальной клетки за счет открытия и закрытия «ворот» в мембране, через которые проходят ионы натрия.
Исследователи также обнаружили важность особого ингибитора под названием корормицин, который они выделили и описали в ходе предыдущих исследований. Это соединение играет ключевую роль в фиксации критических промежуточных состояний фермента, которые иначе трудно зафиксировать.
Вещество корормицин остановило фермент по пути, что позволило его сфотографировать. Ученые отметили, что насос устроен иначе, чем тот, что работает в клетках животных. Теперь исследователи хотят понять, можно ли «отключить устройство», воздействуя на его промежуточные формы. Это может открыть путь к разработке антибиотиков, воздействующих на ранее неизученные мишени.
Ранее Наука Mail рассказала о том, что бактерии научились объединяться в группы для защиты от лекарств.
