ТАСС, 25 февраля. Физики определили структуру защитной оболочки болезнетворных бактерий вида Clostridioides difficile, которые вызывают инфекционный колит. Подобные бактерии неуязвимы для многих антибиотиков и антисептиков. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.
"Мы обнаружили, что белковые молекулы, из которых сложена внешняя оболочка этих микробов, оказались очень плотно упакованными. В результате через поры между этими молекулами внутрь бактерий могут проникнуть лишь небольшие молекулы. Это может объяснять, почему эти микробы хорошо защищены от иммунных клеток и антибиотиков", – рассказала Паула Сальгадо, научный сотрудник Ньюкаслского университета (Великобритания) и один из авторов исследования.
Clostridioides difficile считаются одним из самых опасных возбудителей кишечных инфекций. Эти микробы прикрепляются к стенкам кишечника и вырабатывают токсины, заставляющие соседние с ними клетки самоуничтожиться. В некоторых случаях в результате разрушается барьер между кровеносной и пищеварительной системой, и из-за этого развивается заражение крови.
Борьба с Clostridioides difficile осложнена тем, что эти микробы очень устойчивы к большинству распространенных типов антибиотиков. Хотя при этом они не вырабатывают ферменты, нейтрализующие молекулы лекарств или выбрасывающие их назад в окружающую среду. Ученых давно интересовало, как этим патогенам удается избегать гибели в подобной ситуации.
Белковая броня бактерий
Сальгадо и ее коллеги получили ответ на этот вопрос при помощи британского ускорителя частиц DLS. Эта установка способна вырабатывать сверхмощные пучки рентгеновского излучения, с помощью которых можно получать трехмерные фотографии микробов, вирусов и других объектов микромира с атомным разрешением.
Ученые использовали мощности DLS для изучения того, как связываются друг с другом молекулы SLP-H и SLP-L – два главных белковых компонента внешней оболочки Clostridioides difficile. Для этого ученые подготовили наборы из соединенных молекул белков, заморозили их и просветили рентгеновским излучением.
Анализ снимков неожиданно показал, что молекулы SLP-H и SLP-L соединены друг с другом необычно плотно и упакованы в кристаллообразную структуру с крайне малым числом пор. Средний диаметр этих отверстий составлял всего около одного нанометра, что в 3-10 раз меньше, чем типичные размеры пор в оболочках других микробов, обладающих внешней защитной оболочкой.
Столь небольшие поры, как отмечают Сальгадо и ее коллеги, не могут пропускать через себя сложно устроенные молекулы антибиотиков, антисептиков и других лекарств. Это потенциально объясняет, почему многие существующие лекарства не действуют на Clostridioides difficile или требуют применения в очень больших дозах, подытожили ученые.