Ежегодно устойчивость патогенных бактерий к существующим антибиотикам растет, заставляя исследователей искать новые подходы к лечению. Одно из перспективных направлений — использование природных бактериолитических ферментов, которые бактерии применяют в борьбе друг с другом. Эти молекулы разрушают клеточные стенки микроорганизмов-конкурентов, приводя к их гибели. Однако до недавнего времени оставалось загадкой, как именно на молекулярном уровне происходит этот процесс.
В пресс-службе Российского научного фонда рассказали, что ученые из Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г.К. Скрябина РАН (Пущино) совместно с коллегами из Сколтеха и Института белка РАН сосредоточили внимание на ферменте Blp, выделенном из бактерии Lysobacter capsici. Ранее коллектив уже отобрал 12 подобных ферментов, но именно Blp и амидаза Ami показали наибольшую эффективность против патогенов, включая те, что нечувствительны к традиционным препаратам.
В новой работе исследователи обнаружили, что в структуре фермента Blp, состоящего всего из одного домена, помимо активного центра существует особый небольшой участок. Этот участок выполняет роль «якоря», необходимого для предварительного контакта с клеточной стенкой бактерии-мишени. До настоящего времени подобное строение было известно лишь для одного фермента из морской бактерии Pseudoalteromonas.
Чтобы подтвердить гипотезу, ученые использовали молекулярное моделирование и определили три аминокислотных остатка-кандидата, которые могут играть ключевую роль в первичном связывании. Особое внимание привлекли гидрофобные взаимодействия. Для проверки данных авторы создали мутантные формы белка с точечными заменами в предсказанных позициях.
Биохимические тесты показали: замена тирозина в позиции 160 и аспарагина в позиции 136 существенно ухудшила способность фермента связываться с клеточной стенкой золотистого стафилококка (возбудителя гнойно-воспалительных заболеваний). Как следствие, снизилась и его способность разрушать патоген.
Эти данные позволили научной группе приблизиться к полному пониманию механизма работы фермента. В перспективе полученные знания помогут направленно модифицировать ферменты для повышения их антимикробных свойств.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые нашли ген устойчивости к антибиотикам в дикой природе.