Бактерии приобретают устойчивость к лекарствам, увеличивая поток ионов магния внутрь клетки

Обнаружен механизм возникновения у бактерий резистентности к антибиотикам, ингибирующим трансляцию путем связывания с рибосомными РНК: он связан с модуляцией проницаемости мембран для магния. Это открывает путь к разработке комбинированных антибактериальных препаратов на основе уже существующих ингибиторов белкового синтеза.

Ионы магния стабилизируют структуру рибосомы и увеличивают резистентность к антибиотику

Лечение бактериальных инфекций становится все более сложной задачей из-за способности микроорганизмов быстро вырабатывать устойчивость ко многим антибиотикам. Механизмы возникновения устойчивости во многих случаях не ясны. Группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего и университета Помпеу Фабра (Барселона, Испания) описала один из таких механизмов. Оказалось, что антибиотики, которые связываются с рибосомными РНК и нарушают трансляцию бактериальных белков (это, например, спектиномицин, канамицин и хлорамфеникол), в то же время вызывают гиперполяризацию мембраны, то есть повышают разность потенциалов на ней (это было показано на клетках Bacillus subtilis). В норме в популяции бактерий присутствует небольшая доля гиперполяризованных клеток, но при действии стрессовых факторов их число возрастает, при этом вероятность гибели таких клеток значительно выше.

Как же бактерии справляются с этим воздействием? Измеряя мембранный потенциал в присутствии различных катионов, авторы исследования показали, что лучше всего противостоит гиперполяризации ион магния. Ток магния в клетку не только снижает мембранный потенциал, но и стабилизирует рибосомы. Таким образом бактериям удается выжить при достаточно высоких концентрациях антибиотиков. Авторы также продемонстрировали, что структурные изменения в рибосомах, в свою очередь, могут уменьшать или увеличивать долю гиперполяризованных клеток. Так, при мутации в белке L22 увеличивалось количество транспортеров магния и возрастала его внутриклеточная концентрация.

Это уникальная связь между двумя фундаментальными процессами, протекающими в живых клетках: изменением мембранного потенциала и синтезом белка. Пока неясно, за счет чего она реализуется, но изменение мембранного потенциала может служить надежным маркером чувствительности бактерий к антибиотикам, подавляющим активность рибосом.

«Мы обнаружили новый неожиданный механизм, который активно растущие бактерии используют для выработки резистентности к антибиотикам, — говорит Гюрол Сюэль, главный автор работы. — Это открытие позволит использовать в борьбе с инфекциями новые подходы, о которых мы и подумать не могли».

Источники

Dong-yeon D. Lee et al. // Magnesium Flux Modulates Ribosomes to Increase Bacterial Survival // Cell (2019) // DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.042

Пресс-релиз

Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно