Исследователи обнаружили уникальные амилоидные волокна, используемые чрезвычайно опасной бактерией — метициллинрезистентным золотистым стафилококком — для атак на клетки человеческого организма. В будущем это открытие может привести к появлению антибиотиков, по-новому воздействующих на бактериальные токсины.
Результаты работы, проведённой под руководством доцента Мейтал Ландау (Meytal Landau) из Израильского технологического института Технион (ивр. הטכניון — מכון טכנולוגי לישראל), были опубликованы в журнале Science.
Исследователям удалось выявить «оружие», которым пользуются бактерии вида Staphylococcus aureus. Им оказались волокна ранее неизвестного амилоидного белка. Амилоиды обычно связывают с развитием нейродегенеративных заболеваний, в частности, болезни Альцгеймера. Эти белки могут формировать чрезвычайно стабильные упорядоченные структуры, похожие на паучьи сети. Прочность конструкции помогает амилоидным белкам переносить такие условия среды, в которых обычные белки разрушаются.
Самым известным примером пагубного воздействия амилоидоподобных белков является болезнь Крейтцфельдта — Якоба, более известная как «коровье бешенство». Ландау так рассказывает о нём: «Научное сообщество было удивлено этим заболеванием. Оказалось, что оно вызывается не вирусом и не бактерией, а прионом, белком, по структуре сходным с амилоидами. Позже стало ясно, что люди заражаются коровьим бешенством именно вследствие устойчивости структуры приона. Он не разрушается ни в ходе переработки и приготовления мяса, ни в процессе пищеварения».
Прион, вызывающий коровье бешенство, равно как и другие открытые ранее амилоидные белки обладает структурой «кросс-бета». В ходе нового исследования учёным удалось обнаружить амилоид с новой структурой. Она получила название «кросс-альфа». Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи изучили белок в циклическом ускорителе частиц — и только после этого они смогли утверждать, что нашли нечто принципиально новое. Действительно, оказалось, что необычная структура белка делает амилоидные волокна более опасными для организма-хозяина. В частности, эти белки стимулируют развитие воспалительных процессов, разрушают клетки инфицированного организма и участвуют в формировании биоплёнок — особой среды, внутри которой бактерии становятся практически неуязвимы для антибиотиков.
По мнению Ландау, сделанное открытие может привести к появлению антибактериальных препаратов с ранее не использовавшимся механизмом действия. Эти средства станут подавлять синтез амилоидных белков, уничтожая тем самым одно из самых опасных «орудий», находящихся в арсенале патогенных бактерий. Исследовательница полагает, что новые препараты не будут уничтожать бактериальные клетки, а будут лишь уменьшать их токсичность, поэтому мгновенного развития устойчивости можно не опасаться.
«Устойчивость к антибиотикам развивается под давлением эволюционного отбора. Выживают и размножаются те бактерии, которые не были уничтожены лекарством, — рассказывает Ландау. — Если мы уменьшим это давление и не будем убивать бактериальные клетки, а только уменьшим вред от них, возможно, скорость развития резистентности снизится».
Говоря о будущем, Ландау отметила: «В условиях института сложно разработать лекарственное средство от начала и до конца — затраты будут непомерно высоки. Однако мы можем обеспечить производителей лекарств научными данными, которые помогут ускорить процесс разработки и снизить его стоимость. Наша новая работа станет первым шагом в этом направлении. Теперь наша задача — найти соединения, которые смогут заблокировать синтез «кросс-альфа» волокон и «разоружить» бактерии».
Исследовательница также предположила, что открытие амилоидных белков с принципиально новой структурой может помочь в изучении нейродегенеративных заболеваний и борьбе с ними.
