Ученые "перехитрили" бактерию с помощью малых молекул

Группа ученых из Йельского Университета разработала и создала клеточную оболочку бактерии золотистого стафилококка, путем соединения с чужеродными молекулами и внедрением их в клеточную оболочку.

Это достижение, описанное в журнале ACS Chemical Biology, - по сути первый случай создания клеточной оболочки патогенной «грамположительной» бактерии – микроорганизма, вызывающего не только стафилококковую инфекцию, но и пневмонию, фарингит и многие другие. Это открытие может подготовить почву для разработки новых методов борьбы с этой бактерией.

Ученые создали цепь их малых молекул, содержащей последовательность пептидов, которая может быть распознана бактерией. В составе бактерии золотистого стафилококка фермент под названием сортаза отвечает за присоединение белка к клеточной оболочке.

«В известной мере мы перехитрили бактерию, побудив ее внедрить постороннюю материю в ее клеточную оболочку, - говорит Дэвид Спиджел, ученый-химик из Йельского Университета, возглавляющий данный эксперимент, - это как если бы клетка воспринимала белковые молекулы как свои собственные, а не чужеродные».

Ученые уделили особое внимание именно клеточной оболочке, поскольку она содержит многие компоненты, используемые клеткой для «общения» с окружающей средой. «Имея возможность управлять клеточной оболочкой, мы теоретически можем разрушить способность бактерии взаимодействовать с тканями и клетками-хозяевами нашего организма», - добавляет Спиджел.

Исследовательская группа использовала три различные малые молекулы – биотина, азида и флуоресцеина– но в данном методе могут использоваться и другие виды молекул, а также иные типы бактерий. Другим преимуществом нового метода является то, что ученым не пришлось сначала генетически модифицировать бактерию, во всяком случае, с целью внедрить в нее малые молекулы, что означает применимость метода к природным бактериям в организме человека.
Стафилококковые инфекции в последние годы стали настоящим бедствием для медиков. Ежегодно от инфекций, вызываемых стафилококком, погибает больше людей, чем от ВИЧ, болезни Паркинсона или эмфиземы.

Возможность создания клеточной оболочки не только бактерии золотистого стафилококка, но и целого семейства бактерий может найти широкое применение в борьбе с этими возбудителями, при этом метод может использовать различное количество малых молекул. «К примеру, если мы присоединим к бактерии малые молекулы-индикаторы флуоресцеина, мы сможем проследить прогрессирование болезни в организме человека в режиме реального времени». Также молекулы могут быть полезны для привлечения антител, естественно формирующихся в крови, стимулируя собственный иммунитет организма для сопротивляемости заболеваниям, долгое время протекающими в скрытой форме, таких как ВИЧ или рак.

«Данный метод может помочь прояснить основные биологические процессы, а также привести к созданию новых способов терапии наиболее распространенных и опасных заболеваний, угрожающих сегодня человеку», - говорит доктор Спиджел.