Ученые исследовали механизм передачи сигналов у бактерий

Опубликовано 2017-05-19

Ученые из России, Германии и Франции изучили механизм передачи химических сигналов внутрь бактериальной клетки, сообщила пресс-служба МФТИ.

Результаты исследование, опубликованного в журнале Science, помогут в будущем бороться с болезнетворными микробами и, в частности, разработать антибиотики, не вызывающие устойчивость к ним.

«В этой работе мы показали, как сигнал передается внутрь клетки — бактерий и архей, а также грибов и растений. Понимая механизмы передачи сигнала более полно, мы можем рассчитывать в будущем научиться манипулировать такими клетками, и, в частности, ослаблять или нейтрализовать вредные эффекты патогенных микроорганизмов», — приводит пресс-релиз слова одного из авторов исследования, Ивана Гущина, заведующего лабораторией структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ и, на момент написания статьи, сотрудника Юлихского исследовательского центра (Германия).

Сигналы бактерий

Бактерии, попав в организм, не сразу начинают наносить вред. После проникновения какое-то время они размножаются, не привлекая внимания иммунной системы, и только после того, как их число достигает критической массы, они начинают формировать скопления, бактериальные пленки и активно вредить, что приводит к развитию болезни.

Для того, чтобы «договориться» о том, когда наступает пора перейти к активным действиям, бактерии выделяют в среду особые вещества, автоиндукторы, которые и служат сигналом к объединению в крупные скопления. Бактерии получают извне нужные им сигналы, в том числе и те, которые «мобилизуют» их, с помощью рецепторов — специализированных молекул белков, встроенных в мембрану, стенку, которая отделяет внутреннюю среду клетки от окружающей среды.

Структура рецепторов

Авторы исследования получили структуру одного из таких белков в двух состояниях — неактивном, когда белок не передает никакого сигнала, и активном, или сигнальном, когда белок соединяется с сигнальным веществом снаружи клетки, меняет свою форму и таким образом передает сигнал внутрь бактерии. С помощью методов кристаллографии ученые сравнили форму молекулы в обоих состояниях и «подсмотрели», как она работает.

Кроме того, ученые получили структуру белка с измененной внешней частью, и обнаружили, что действие внутриклеточной части белка почти не изменилось. Это значит, что механизм передачи сигнала универсален, и для того, чтобы «ощутить» другие химические соединения, достаточно изменить только внешнюю часть рецептора, не меняя при этом весь механизм.

Знания о том, как функционируют рецепторы бактерий, можно использовать для создания заменителей современных антибиотиков, лекарств, влияющих на способность бактерий принимать сигналы. Такие лекарства не убивают бактерии, а лишь подают им сигналы для того, чтобы те стали безвредными для организма.

Так как лекарства такого типа не нарушают нормальную жизнедеятельность микроорганизмов, к ним, в отличие от классических антибиотиков, не может выработаться устойчивость.

Источник https://sdelanounas.ru/blogs/93678/