Обнаружен доселе неизвестный способ защиты микробов от свободных радикалов
Москва, 16:21, 05 Авг 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Существует множество различных сценариев, в которых микроорганизмы подвергаются воздействию высокореактивных молекул, известных как свободные радикалы. Эти молекулы способны повредить важные клеточные компоненты и могут генерироваться во время нормального клеточного метаболизма или в ответ на факторы окружающей среды.
Свободные радикалы играют важную роль в эффективности антибиотиков, развитии заболеваний и нормальном функционировании иммунной системы человека. Команда исследователей из Шарите Берлин обнаружила ранее неизвестный механизм, который позволяет микроорганизмам защищать себя от свободных радикалов. Их результаты могут помочь улучшить эффективность антимикробных веществ. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature.
Термин свободные радикалы кислорода относится к молекулам кислорода с высокой реакционной способностью, которые способны повреждать целый ряд важных клеточных структур, таких как белки, ДНК и клеточные мембраны. В то время как свободные радикалы представляют собой разрушительную силу, человеческое тело научилось использовать ее. Некоторые клетки иммунной системы человека производят свободные радикалы в рамках своей борьбы с вторгающимися микроорганизмами.
Метаболические процессы также приводят к выработке свободных радикалов, когда микробные клетки вступают в контакт с антибиотиками. Это важный фактор их деятельности. Микроорганизмы разработали различные механизмы для перехвата и нейтрализации этих высокореактивных молекул с целью отражения атаки иммунной системы.
Международная группа исследователей во главе с профессором доктором Маркусом Ральзером, директором Института биохимии Шарите, теперь смогла показать, что микроорганизмы также имеют в своем распоряжении другую, ранее неизвестную защитную стратегию. По сравнению с ранее известными механизмами эта стратегия может оказаться особенно эффективной.
Ученые начали свои исследования, используя пекарские дрожжи в качестве модельного организма, наблюдая, что дрожжевые клетки накапливают огромное количество лизина, строительного блока, используемого в производстве дрожжевых белков. После поглощения из окружающей среды лизин хранился на уровнях в 70-100 раз выше, чем те, которые необходимы для нормального роста.
Используя математическое моделирование и генетический анализ для определения цели этого «накопления лизина», исследователи обнаружили, что дрожжевые клетки используют накопленный лизин, чтобы изменить свой собственный метаболизм. Одним из последствий этой реконфигурации было производство экстраординарного количества глутатиона, одной из наиболее важных радикальных молекул, обнаруживаемых в живых организмах.
Было показано, что после сбора лизина дрожжевые клетки значительно повышают устойчивость к свободным радикалам. Это позволило им расщепить то количество свободных радикалов, которое обычно приводило бы к гибели клеток. Исследователи продемонстрировали, что этот механизм устойчивости используется не только различными типами дрожжей, но и бактериями.
«Наше исследование показывает, что микроорганизмы поглощают питательные вещества из окружающей среды не только для обеспечения роста, но и в качестве меры предосторожности, чтобы подготовиться к потенциальной атаке свободных радикалов. Эти знания могут оказаться полезными в будущем; если нам удастся нарушить этот механизм резистентности, мы потенциально сможем повысить эффективность антимикробных веществ», -пишут ученые.
Исследовательская группа продолжит свою работу.
«Мы также будем искать другие неизвестные механизмы резистентности. В конце концов, понимание фундаментальных клеточных процессов является предпосылкой для разработки антимикробных веществ», — сообщил профессор, доктор Маркус Ральзер.
