Согласно данным обзора, опубликованного в National Institutes of Health, сегодня устойчивость бактерий к антибиотикам стала одной из главных угроз для здоровья и жизни людей. Ежегодно она уносит жизни около 700 тысяч человек, а к 2050 году эта цифра может вырасти до 10 млн, из них 2,4 млн приходится на развитые страны.
Сероводород сам по себе на белки почти не действует: внутри клетки он быстро превращается в более активные вещества — полисульфиды. Эти молекулы способны химически изменять регуляторные белки (SqrR или YgaV), которые контролируют гены. Под воздействием полисульфидов белок уже не может связываться с ДНК в нужном участке. Гены, которые он раньше блокировал, начинают работать. В результате бактерия активирует механизмы защиты: усиливает обмен серы, перестраивает дыхание и повышает устойчивость к окислительному стрессу. Работа опубликована в журнале Redox Biology.
Группа исследователей под руководством профессора Синдзи Масуды из Департамента наук о жизни и технологий Токийского научного института показали, что важную роль в этом процессе играет гем (молекула, которая «переносит» кислород в крови). При наличии кислорода гем ускоряет превращение сероводорода в полисульфиды, что делает систему чувствительной даже к очень малым дозам газа, сообщает Science Tokyo.
Но если кислорода в системе нет, ситуация меняется. Полисульфиды задерживаются на атоме железа в геме и не доходят до активных мест в белке. В результате модификация не происходит, и белок продолжает связываться с ДНК. Так гем работает как переключатель: при кислороде он усиливает сигнал, без кислорода — подавляет его.
У разных бактерий эта схема устроена по-разному. Например, у Rhodobacter capsulatus есть фермент, который сам образует полисульфиды, и ее регулятор реагирует стабильно. У кишечной палочки (E.coli) такого фермента нет. Здесь белок YgaV чувствителен к сероводороду только при кислороде. Это помогает ей адаптироваться к условиям кишечника, где уровень кислорода постоянно меняется.
Этот белок у кишечной палочки участвует в регуляции генов, отвечающих за защиту от стрессов, и связан с переносимостью лекарств. Теперь стало ясно, что именно гем запускает этот процесс. Если научиться вмешиваться в работу этого механизма, можно ослабить защиту бактерий и вернуть эффективность антибиотиков.
