Бактерии по своей изощренности не уступают вирусам
Красные менингококки атакуют клетку.
На фоне пандемии коронавируса трудно говорить о многих жизнях, уносимых бактериями, которые устойчивы к антибиотиками. Яркий пример такой бактерии – метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA). На протяжении десятилетий ученые ищут и синтезируют все новые и новые молекулы все большей силы и токсичности. Поэтому зачастую приходится возлагать надежды на иммунитет. Встреча иммунных клеток со своими «подопечными» оставляет зачастую память на всю жизнь. Происходит это запоминание за счет формирования специальных клеток (memory cells).
Низин (фиолетовые петлевые структуры)
разрушает пору в оболочке клетки.
Антибиотики, если говорить образно, – это пример вознесения «из грязи в князи». Пенициллин был открыт в обычной плеcени рода Penicillum (кистевик), споры которой буквально носились в воздухе. Стрептомицин американец Зельман Ваксман открыл в почве, за что и был в 1952 году удостоен Нобелевской премии. А на далеком острове Рапануи (Пасхи) был найден рапамицин, действующий в клетке на большой протеиновый комплекс ТОР (Target Of Rapamycin), один из важнейших регуляторов клеточного деления. Регулирует ТОР и деление иммунных клеток, формирование иммунной памяти. Но макрофагам и лимфоцитам не всегда удается справиться с инфекцией (если справляются, то коронавирусная инфекция протекает бессимптомно, оставляя после себя в крови лишь антитела).
Не совсем обычна история и нисина, представляющего собой пептид из трех с половиной десятков аминоксилот. Нисин синтезируется молочными кокками и был выделен 90 лет назад. Его действующим началом является лактотионин (Lactothionine), содержащий активную серу. Она может отдавать и принимать электрон. С 50-х годов прошлого века этот продукт межмикробной борьбы широко используется в качестве добавки, предохраняющей продукты питания от порчи. Особенность «молочного» антибиотика – широкий спектр действия против весьма опасных возбудителей кишечных инфекций и даже золотистого стафилококка, который быстро приспосабливается к метициллину.
Молекулярная структура антибиотика
тейксобактина. Иллюстрации Physorg
Сотрудники университета в голландском Утрехте представили в журнале Nature расшифрованный механизм действия на микробы еще одного пептида с антибиотиковыми свойствами. Этот естественный антибиотик был открыт в 2015 году и получил название тейксобактин (Teixobactin). Неудивительно, что механизм его действия, раскрытый голландцами, привлек большое внимание специалистов. Известно, что бактерии и кокки имеют не одну, а две оболочки-мембраны, которые пронизаны белковыми каналами (порами), через которые клетки получают питательные вещества и необходимые им ионы. Оказалось, что для нормального функционирования поры одной из патогенных бактерий необходимы и жироподобные липиды.
Исследование с помощью аппарата ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) показало наличие в стенке бактерии сложного комплекса, образованного улучшенным аналогом тейксобактина с липидом. В результате мембранная пора становится недееспособной, антибиотик нарушает синтез предшественника липида. Похожее действие оказывает на микроорганизмы и широко используемый антибиотик ванкомицин, выделенный еще из одного «друга» микроорганизмов – бактерии с красивым названием Streptomyces orientalis (из другого стрептомицета Ваксман в свое время и выделил стрептомицин).
Ванкомицин, обладающий серьезным набором побочных действий, в том числе и на нервную систему, используется обычно врачами как антибиотик «стратегического запаса». Поэтому медики с энтузиазмом восприняли весть об открытии тейксобактина, а теперь и механизм его действия раскрыт благодаря кооперации микробиологии и физики.