Ученые раскрыли механизм защиты бактерий от антибиотиков

Группа биологов из Университета Корё, расположенного в Южной Корее, сделала значительное открытие, выявив механизм, который позволяет смертоносному больничному патогену уклоняться от действия антибиотиков. Исследования показали, что обычная глюкоза запускает скрытый процесс закисления среды, в результате чего бактерии начинают активно выбрасывать липкие капсулы с защитными ферментами. Эти результаты были опубликованы в журнале Communications Biology.

В центре внимания исследования находился Acinetobacter baumannii, известный как опасный возбудитель внутрибольничных инфекций, который может вызвать тяжелую пневмонию и заражение крови. При контакте с сахаром данный микроб начинает активно окислять глюкозу с помощью специального фермента, что приводит к выделению глюконовой кислоты и резкому падению pH среды. В ответ на закисление внешняя оболочка бактерии начинает разрушаться: мембрана вспучивается, а белки теряют свою подвижность. В попытках выжить микроб начинает «отшнуровывать» от своей поверхности внешние мембранные везикулы — микроскопические липкие пузырьки.

Анализ показал, что эти биологические капсулы содержат белок Ata, который способствует слипанию бактерий в биопленки, а также фермент BlaOXA-51, который целенаправленно разрушает молекулы антибиотиков. При добавлении глюкозы наблюдается резкое увеличение выживаемости патогена при атаках лекарств. Бактерия использует сахар как триггер для экстренного выброса биологических щитов, которые одновременно собирают микробов в агрессивные колонии и связывают медикаменты, не позволяя им уничтожить клетку.

Это открытие представляет особую опасность для людей, страдающих сахарным диабетом. У таких пациентов уровень глюкозы в моче может достигать 1%, что создает оптимальную питательную среду для активации защитных механизмов патогена. Инфекция мочевыводящих путей у диабетиков может протекать более тяжело, поскольку бактерия искусственно увеличивает свою устойчивость к лечению.

Однако не все штаммы опасных бактерий обладают такой способностью. Исследования показали, что возможность окислять сахар зависит от наличия в ДНК специфического генного кластера pqq. В лабораторных условиях ученые смогли пересадить этот фрагмент от агрессивного клинического изолята к безопасному лабораторному штамму, и в результате он приобрел свойство стремительно закислять среду и активно строить щиты. В будущем понимание этого метаболического триггера может помочь в создании препаратов, которые будут блокировать фермент еще до того, как микроб успеет возвести свою неприступную защиту.

Ранее исследователи также выяснили, каким образом растительные полисахариды защищают организм от рака и диабета.