Открыт путь к новым препаратам: учёные СПбПУ выявили белок, способствующий устойчивости бактерий к антибиотикам

Исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) успешно идентифицировали и изучили белок, который, по их предположению, играет ключевую роль в развитии устойчивости бактерий к антибиотикам. Эти данные могут стать основой для создания новых антибиотиков, к которым бактерии будут неспособны адаптироваться.

Фото: https://www.rawpixel.com/image/2288634/free-photo-image-laboratory-science-scientist by Centers for Disease Control and Prevention (Source), PDM

Массовое и безответственное использование антибиотиков, включая их период пандемии COVID-19, вызванной вирусом SARS-CoV-2, привело к возникновению и распространению множества патогенных штаммов бактерий, резистентных к широкому спектру антибиотиков. Это значительно затрудняет лечение бактериальных инфекций и способствует росту заболеваемости и смертности. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) признала антибиотикорезистентность одной из десяти глобальных угроз здоровью населения.

В рамках исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, группа ученых СПбПУ детально изучила механизм так называемого SOS-ответа — состояния, возникающего в бактериальных клетках после повреждения ДНК. В этом состоянии бактерии способны восстанавливать целостность своего генома. SOS-ответ является важным механизмом адаптации бактерий к антибиотикам, так как способствует повышенному уровню мутагенеза в клетках в течение восстановления ДНК.

Научный сотрудник НИК "Нанобиотехнологии" Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ Наталия Морозова объяснила, что вся генетическая информация хранится в молекуле ДНК, которая передаётся из поколения в поколение и постоянно копируется для синтеза различных белков, выполняющих основные функции в клетках. Молекула ДНК человека очень длинная, но должна умещаться в ядре клетки, что достигается за счет различных механизмов "упаковки". В этом процессе активную роль играют SMC-белки, ставшие объектом исследования.

SMC-белки можно сравнить с кольцом, которое надевается на ДНК, протаскивает её через себя, образуя петли и скрепляя молекулы ДНК между собой. Однако упаковка ДНК — лишь одна из многих функций этих белков.

Молекулярные биологи изучали эти белки с помощью одномолекулярных подходов, используя уникальную установку "Лазерный пинцет", которая позволяет работать с одиночными молекулами ДНК, наблюдать их флуоресцентные изображения и изменения свойств под микроскопом.

Исследователей интересовал вклад этого белка в SOS-ответ. Они пояснили, что ДНК может повреждаться под воздействием различных факторов, таких как химические вещества или ультрафиолет, что приводит к разрывам, летальным для клетки. Для восстановления таких разрывов клетки имеют специальные механизмы.

Учёные СПбПУ считают, что детальное изучение механизма SOS-ответа и ключевых белков, участвующих в этом процессе, а также разработка методов его подавления, имеет большие перспективы для предотвращения антибактериальной устойчивости и создания новых эффективных антимикробных препаратов. Этот аспект особенно актуален, поскольку ежегодно около миллиона человек умирает от бактериальных инфекций в условиях резистентности к антибиотикам.

Уточнения

Антибио́тики — природные и синтетические антимикробные вещества, широко применяющиеся для лечения инфекций. Антибиотики могут убивать микроорганизмы или останавливать их размножение, позволяя естественным защитным механизмам их устранять