Открытие этого ингибирующего рост токсина, который бактерии вводят в конкурирующие бактерии для получения конкурентного преимущества, было опубликовано сегодня в журнале Nature.
Открытие является результатом совместной работы соавторов Джона Уитни, доцента кафедры биохимии и биомедицинских наук Университета Макмастера, и Майка Лауба, профессора биологии Массачусетского технологического института (MIT).
Уитни и его аспирант Шериар Ахмад в McMaster’s Michael G. Институт исследований инфекционных заболеваний ДеГрута изучал, как бактерии выделяют антибактериальные молекулы, когда они сталкиваются с новым токсином. Этот токсин был антибактериальным ферментом, которого исследователи никогда раньше не видели.
После определения молекулярной структуры этого токсина Уитни и Ахмад поняли, что он похож на ферменты, которые синтезируют хорошо известную бактериальную сигнальную молекулу, называемую (p) ppGpp. Эта молекула обычно помогает бактериям выжить в стрессовых условиях, таких как воздействие антибиотиков.
«Трехмерная структура этого токсина поначалу вызывала недоумение, потому что никакие известные токсины не похожи на ферменты, которые производят (p) ppGpp, и (p) ppGpp сам по себе не является токсином», – сказал Ахмад.
Подозревая, что токсин может убивать бактерии за счет чрезмерного производства вредных количеств (p) ppGpp, команда Макмастера поделилась своими выводами с Лаубом, исследователем U.S.
Медицинский институт Говарда Хьюза.
Боюан Ван, постдокторский исследователь лаборатории Лауба, специализирующийся на передаче сигналов (p) ppGpp, изучил активность недавно открытого фермента. Вскоре он понял, что вместо того, чтобы производить (p) ppGpp, этот фермент вместо этого производил плохо изученную, но родственную молекулу под названием (p) ppApp. Каким-то образом производство (p) ppApp было вредным для бактерий.
Исследователи определили, что быстрое производство (p) ppApp этим ферментным токсином истощает клетки молекулы под названием АТФ. АТФ часто называют «энергетической валютой клетки», поэтому, когда запасы АТФ истощаются, основные клеточные процессы нарушаются, и бактерии умирают.
«Я нахожу абсолютно захватывающим, что эволюция по существу« перепрофилировала »фермент, который обычно помогает бактериям выжить при лечении антибиотиками, и вместо этого применила его в качестве антибактериального оружия», – сказал Уитни.
Исследование, проведенное в Университете Макмастера, финансировалось Канадскими институтами исследований в области здравоохранения и связано с Институтом инфекций и иммунитета CIHR (CIHR-III), находящимся в Университете Макмастера, при дополнительном финансировании из Центра открытия антибиотиков Дэвида Брейли.
Исследование в Массачусетском технологическом институте было поддержано Медицинским институтом Говарда Хьюза и Университетом США.S. Национальные институты здоровья.
"Это важное открытие с потенциальными последствиями для разработки альтернатив антибиотикам, что является глобальным приоритетом в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам. Приятно видеть, что молодые канадские исследователи, такие как доктор. "Уитни процветает и становится лидером в этой области", – сказал Чару Каушич, научный директор CIHR-III и профессор патологии и молекулярной медицины в McMaster.