ТАСС, 18 февраля. Молекулярные биологи определили трехмерную структуру и механизмы работы белка кишечной палочки EmrE. Его аналоги защищают возбудителей туберкулеза и пневмонии от многих антибиотиков. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.
"Понимание того, как устроен "карман" в этом ферменте, захватывающий молекулы антибиотиков, поможет нам создать молекулы, которые будут мешать ему взаимодействовать с лекарствами и удалять их из цитоплазмы микроба. Это сделает подобных бактерий уязвимыми к действию уже существующих препаратов", – отметила Хун Мэй, профессор Массачусетского технологического института, которая участвовала в исследовании.
За последние два десятилетия биологи зафиксировали появление нескольких десятков штаммов микробов, стойких к действию одного или нескольких антибиотиков. Возникла реальная перспектива того, что все подобные лекарства потеряют эффективность. Это может негативно повлиять не только на медицину, но и на животноводство и агрикультуру, где антибиотики используются для защиты растений и животных.
В новом исследовании Хун Мэй и ее коллеги сделали шаг к преодолению этой проблемы. Они изучали структуру и механизмы работы фермента EmrE, который защищает некоторые болезнетворные штаммы кишечной палочки и других похожих бактерий от многих антибиотиков.
Ключ к победе над микробами
Механизм работы этого фермента похож на насос, который встроен в мембрану микроба. Он захватывает определенные типы молекул внутри клеток и выбрасывает их в окружающую среду. Это защищает бактерию от отравления антибиотиками и токсинами, которые вырабатывают другие микробы.
Ранее ученые уже пытались выяснить структуру и механизмы работы EmrE, однако из-за того, что этот фермент встроен в мембрану клеток микробов, сделать это не удалось, поскольку это делало фермент недоступным для криоэлектронной микроскопии и рентгеновской кристаллографии.
Хун Мэй и ее коллеги выяснили, что эту проблему можно преодолеть, если пометить молекулу антибиотика атомами фтора и проследить за ее взаимодействиями с EmrE при помощи спектроскопов. Благодаря этому ученые определили структуру ключевой части фермента, которая непосредственно участвует в захвате и транспортировке молекул антибиотиков, и проследили за ее работой в максимально реалистичной обстановке.
Также ученые проследили за тем, как меняется структура белка при сдвигах кислотно-щелочного баланса. Предположительно это способствует изъятию молекул антибиотиков из клеток микробов. Эти сведения, как надеются авторы исследования, помогут создать молекулы, блокирующие работу EmrE и его аналогов и лишающие микробов неуязвимости к действию антибиотиков.