Бактерии эволюционируют быстрее, чем создаются лекарства. Они мутируют, перенимают гены защиты и становятся суперустойчивыми. По прогнозам, к середине века такие супербактерии могут убивать до десяти миллионов человек ежегодно. В поисках уязвимости исследователи обратили внимание на аминокислоту цистеин — строительный материал для бактериальных белков. В условиях стресса, вызванного антибиотиком, этот строитель превращается в яд.
Когда бактерия подвергается атаке, сборка белков останавливается, но выработка цистеина продолжается. Аминокислота накапливается и начинает разрушать клетку изнутри. Чтобы выжить, микробы активируют защиту. Долгое время ученые не могли понять, универсален ли этот механизм. Сотрудники Пермского Политеха и Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН провели сравнительный эксперимент на двух видах — кишечной и сенной палочках. В пресс-службе ПНИПУ рассказали, что ученые лишили бактерии азота, чтобы остановить их рост и проследить реакцию на стресс. Результаты опубликованы в журнале «Archives of Microbiology».
Кишечная палочка вела себя спокойно: ядовитый цистеин накапливался внутри, но клетки оставались здоровы. Сенная палочка, напротив, начала превращать цистеин в сероводород и выбрасывать его наружу. Этот процесс требовал огромных затрат энергии, мембраны клеток разрушались, и они гибли. Ключом к разгадке стало вещество глутатион. Это молекула-защитник, которая работает как буфер, поглощая избыток токсинов. У выносливой кишечной палочки глутатион есть, и он удерживает яд внутри. У сенной палочки этот защитник отсутствует.
Чтобы подтвердить догадку, ученые проверили мутантный штамм кишечной палочки с отключенным геном выработки глутатиона. Лишенная защиты, она повела себя так же, как сенная: включила аварийный режим сброса сероводорода и погибла. Так исследователи доказали, что именно глутатион определяет стратегию выживания. Его наличие позволяет бактериям «пересидеть» атаку антибиотика, делая их неуязвимыми.
Открытие объясняет, почему золотистый стафилококк (у которого глутатиона нет) гибнет, а кишечная палочка часто выживает. Теперь ученые понимают, как бороться с супермикробами. Если заблокировать глутатион, бактерия перестанет сдерживать внутренний яд и погибнет. Альтернативный подход — помешать микробу выбрасывать сероводород, заставив его «захлебнуться» токсином. Метаболизм тиолов становится перспективной мишенью для создания новых препаратов, которые вернут эффективность антибиотикам даже против устойчивых штаммов.
Ранее Наука Mail рассказывала, что нанопластик превращает бактерии в воде в неуязвимых монстров.
