Бактерии быстро приобретают устойчивость
к антибиотикам и передают это свойство друг другу, что особенно часто
происходит в больничных условиях. Разрыв между изобретением нового антибиотика
и формированием резистентных к нему штаммов постоянно сокращается, в связи с
чем проблема антибиотикоустойчивости стоит в настоящее время чрезвычайно остро.
Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН вместе с коллегами из ИБХ РАН и других российских
институтов детально исследовали ферменты-деполимеразы из ряда бактериофагов –
вирусов, паразитирующих на высокопатогенной бактерии Acinetobacter baumannii,
которая вызывает пневмонию, урологические инфекции, менингит и другие тяжелые осложнения.
Использование данных ферментов, способствующих разрушению клеточной стенки
бактерии, является перспективной альтернативой антибиотикотерапии. Результаты
работы опубликованы
на страницах International Journal of Molecular Sciences. Исследование
выполнено в рамках проекта Федеральной научно-технической программы развития
синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры и
поддержана национальным проектом «Наука и университеты».
Бактерия Acinetobacter baumannii, получившая
название в честь американских бактериологов Пола и Линды
Бауманн, вызывает опасную внутрибольничную инфекцию и внесена Всемирной
организацией здравоохранения в список приоритетных патогенов для разработки
антибактериальных агентов. Одной из перспективных альтернатив классической
антибиотикотерапии является использование бактериофагов или коктейлей из их
отдельных ферментов, разрушающих бактерии. Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН
вместе с коллегами из Москвы и Оболенска исследовали ферменты-деполимеразы ряда
бактериофагов из рода Friunavirus, паразитирующих на различных штаммах бактерий
Acinetobacter baumannii.
«Всемирная организация здравоохранения
уже около 10 лет назад заявила, что мы вошли в постантибиотиковую эпоху.
Нередко бактерии вырабатывают устойчивость еще до того, как антибиотик выпущен
на рынок. Именно поэтому так важно искать новые способы борьбы с патогенными
микроорганизмами. Мои коллеги работают с естественными врагами Acinetobacter
baumannii – бактериофагами из рода Friunavirus», – рассказывает старший научный
сотрудник лаборатории инженерной энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН,
к.б.н. Константин Бойко.
Эти бактериальные вирусы узнают патогенную
бактерию-хозяина благодаря ферментам под названием TSD (аббревиатура для
tailspike depolymerase, буквально – «деполимераза хвостового шипа»). Такие
ферменты разрезают разветвленные молекулы полисахаридов, находящихся во внешней
оболочке бактерии и служащие ей естественной защитой, тем самым способствуя
гибели клетки. Важно отметить, что в отличие от антибиотиков, которые «не
разбираются» между вредными и полезными бактериями и, в частности, требуют
восстановления микрофлоры после приема, фаговые деполимеразы чрезвычайно
специфичны по отношению к бактерии-патогену, тем самым обеспечивая безопасность
для других клеток, находящихся рядом.
«В нашей совместной работе мы идентифицировали
и комплексно исследовали ряд таких деполимераз, специфичных к серьезному
патогену – Acinetobacter baumannii. В частности, методом рентгеноструктурного
анализа нами была установлена пространственная структура этих ферментов», –
поясняет Константин Бойко.
Чтобы показать потенциальную антимикробную
активность фаговых деполимераз, модельный организм – личинок восковой моли –
заразили штаммом Acinetobacter baumannii K9, что предсказуемо, привело к их
высокой смертности. При этом наличие в среде одного из исследованных ферментов
существенно снижало летальность. Полученные результаты демонстрируют, что
деполимеразы бактериофагов являются перспективным объектом для борьбы с
различными патогенами, в т. ч. обладающими множественной лекарственной устойчивостью.
Источник: ФИЦ Биотехнологии РАН.