Грамотрицательные бактерии часто довольно опасны для человека. Многие воздействующие на них антибиотики, которые сейчас в ходу, были разработаны в далёких 1960-х. И из-за роста резистентности к антибиотикам, нам скоро могут понадобиться новые, воздействующие на разные грамотрицательные бактерии, медикаменты. Пока одни учёные работают над их синтезом, другие решили посмотреть, как виды, сталкивающиеся с теми же бактериями, справляются с ними. Как правило, они синтезируют антибиотики — и мы могли бы просто использовать их в медицинской практике.
Недавно учёные обратили внимание на бактерии в микробиомах круглых червей, энтеропатогенных нематод, которые паразитируют на насекомых. Черви проникают в личинки насекомых и секретируют там бактерии. Эти бактерии призваны уничтожать насекомых-конкурентов, также обосновавшихся в личинке, и выделенные ими подобные бактерии. И среди этих («вражеских») бактерий, например, встречается грамотрицательная бактерия E. coli — кишечная палочка, которая населяет и наш пищеварительный тракт. Большинство её разновидностей безвредны, но некоторые вызывают серьёзные пищевые отравления.
Обычно процесс скрининга микроорганизмов на предмет, производят ли они потенциально полезные для людей антибиотики, включает выращивание их в чашке Петри вместе с другими, патогенными, бактериями. Это позволяет увидеть, воспрепятствуют ли подвергаемые скринингу бактерии росту популяции патогенных. Те виды, которые были получены из кишечника описываемых нематод, в таком эксперименте не остановили рост кишечной палочки. Но учёные предположили, что, возможно, бактерии всё же выделяют полезные антибиотики, но не слишком много.
И оказались правы. По результатам эксперимента, концентрированные экстракты культур, полученных из кишечника нематод, не дали вырасти популяции бактерий кишечной палочки.
Оказалось, что активная составляющая экстрактов, — это пептидная цепь длиной в семь аминокислот, более короткая версия белка. Бактерии обычно вообще не образуют пептидную цепь при выращивании в лабораторных условиях, а в других условиях она образуется медленно и в небольших количествах. Учёные назвали её «даробактин».
Даробактин слишком велик, чтобы проникать в клетки грамотрицательных бактерий через наружную мембрану. Чтобы выяснить, как он работает, исследователи создали у E. coli устойчивость к нему (это заняло примерно неделю). Все устойчивые штаммы имели мутации в белке, называемом BamA, который кодирует белок-шаперон. Его функция заключается в том, чтобы контролировать, что белки, принадлежащие наружной мембране бактерии, остаются на своём месте, и помогать им ориентироваться в правильном направлении в пространстве. То есть, он помогает формировать и сохранять в рабочем виде мембрану клетки.
Как выяснилось, даробактин прикрепляется к одному из белков наружной мембраны, а затем связывается с BamA, блокируя его перемещения, и тем самым предотвращая образование функциональной наружной мембраны. BamA является одним из двух незаменимых белков, экспрессируемых на внешней поверхности грамотрицательных бактерий.
Если бактерии в нематодах генерируют такую потенциально полезную для человека молекулу, может быть, стоит поискать её и у других микроорганизмов.
