Ученые из Медицинской школы Икана на горе Синай открыли новый способ борьбы с бактериальными инфекциями. Результаты исследования были представлены в журнале Nature Structural & Molecular Biology, опубликованном в Интернете 6 февраля.

Исследовательская группа нашла способ включить важный механизм защиты бактерий для борьбы с бактериальными инфекциями и контроля над ними. Эта защитная система, называемая антифаговой сигнальной системой на основе циклических олигонуклеотидов (CBASS), представляет собой естественный механизм, используемый некоторыми бактериями для защиты от вирусной атаки. Бактерии предотвращают распространение вируса на другие бактериальные клетки популяции путем самоуничтожения.

«Мы хотели наблюдать, как активируется бактериальная система самоуничтожения CBASS и можно ли ее использовать для ограничения бактериальной инфекции», — сказал соавтор исследования Анил Аггарвал, доктор философии, профессор фармакологии в больнице Икан Маунт Синай. «Это новый способ борьбы с бактериальными инфекциями, которые являются серьезной проблемой в больницах и других учреждениях. Поиск новых инструментов для борьбы с устойчивостью к антибиотикам имеет решающее значение. В войне с супербактериями нам необходимо продолжать внедрять инновации и расширять наш набор инструментов для борьбы с развивающейся устойчивостью».

Согласно отчету Центров по контролю и профилактике заболеваний за 2019 год, в США ежегодно возникает более 2,8 миллиона инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам, и от них умирают более 35 000 человек.

Исследователи больницы Икан Маунт-Синай показывают, как можно использовать активность бактерий по самоуничтожению для борьбы с устойчивостью к антибиотикам. Вверху: трехмерная структура, образовавшаяся после того, как тетрамер белка CBASSCap5 (показан голубым цветом) соединяется с циклическим динуклеотидом (показан оранжевым цветом) и разрушает собственную ДНК бактерии (модель показана красным). Ионы магния, необходимые для расщепления ДНК, показаны зеленым цветом. Источник изображения: Речкоблит и др., Структурная и молекулярная биология природы.

В рамках эксперимента исследователи использовали структурный анализ и различные биофизические, биохимические и клеточные анализы, чтобы выяснить, как Cap5, или CBASS-ассоциированный белок 5, активируется для разрушения ДНК и как его можно использовать для контроля бактериальных инфекций. Cap5 — это ключевой белок, который активируется циклическими нуклеотидами (маленькими сигнальными молекулами) и повреждает собственную ДНК бактериальной клетки.

«В нашем исследовании мы впервые определили, какой из многих циклических нуклеотидов активирует Cap5, эффектор системы CBASS», — сказала соавтор Ольга Речкоблит, доктор философии, доцент кафедры фармакологии в Университете Маунт-Синай в Икане. «Выяснив это, мы более внимательно изучили структуру Cap5, когда она связана с этими небольшими сигнальными молекулами. Затем, с экспертной помощью доктора Даниэлы Скиаки, исследователя из больницы Икан Маунт Синай, мы показали, что, добавляя эти специальные молекулы в среду бактерий, эти молекулы потенциально могут быть использованы для уничтожения бактерий».

Исследователи обнаружили, что определение структуры Cap5 с использованием циклических нуклеотидов было технической задачей, требующей опыта Дейла Ф. Крейтлера, доктора философии, ученого по лучам AMX в Брукхейвенской национальной лаборатории. Исследователи достигли этого, используя микрофокусированное синхротронное рентгеновское излучение на том же объекте. Микрофокусированное синхротронное рентгеновское излучение — это тип рентгеновского излучения, которое не только создается с использованием определенного типа ускорителя частиц (синхротрона), но также тщательно концентрируется или фокусируется на крошечной области, чтобы обеспечить более детальное изображение или анализ.

Далее исследователи изучат, как их выводы применимы к другим типам бактерий, и оценят, можно ли использовать их подход для борьбы с инфекциями, вызванными различными вредными бактериями.

Источник составления: ScitechDaily.