Биологи из Университета Корё в Южной Корее раскрыли механизм защиты смертоносного больничного патогена от антибиотиков. Оказалось, что обычная глюкоза запускает скрытый процесс закисления среды, заставляя бактерии массово выбрасывать липкие капсулы со защитными ферментами. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.
В центре исследования оказался Acinetobacter baumannii — опасный возбудитель внутрибольничных инфекций, вызывающий тяжелую пневмонию и заражение крови. При контакте с сахаром этот микроб начинает активно его окислять с помощью специального фермента. Процесс приводит к выделению глюконовой кислоты и резкому падению pH среды. В ответ на закисление внешняя оболочка бактерии разрушается: мембрана вспучивается, а белки теряют подвижность. Чтобы спастись от стресса, микроб начинает «отшнуровывать» от своей поверхности внешние мембранные везикулы — микроскопические липкие пузырьки.
Анализ показал, что эти биологические капсулы набиты белком Ata, который заставляет бактерии слипаться в биопленки, и ферментом BlaOXA-51. Последний целенаправленно разрушает молекулы антибиотиков. Добавление глюкозы резко повысило выживаемость патогена при атаке лекарств. Бактерия использует сахар как триггер для экстренного выброса биологических щитов, которые одновременно собирают микробов в агрессивные колонии и связывают медикаменты, не давая им уничтожить клетку.
Особую опасность открытие представляет для людей с сахарным диабетом. У таких пациентов уровень глюкозы в моче иногда достигает 1%, что создает идеальную питательную среду для активации защитных механизмов патогена. Инфекция мочевыводящих путей у диабетиков может протекать тяжелее, так как бактерия искусственно повышает свою устойчивость к лечению.
Далеко не все штаммы смертоносных бактерий обладают такой способностью. Оказалось, что возможность окислять сахар зависит от наличия в ДНК специфического генного кластера pqq. В лаборатории ученые пересадили этот фрагмент от агрессивного клинического изолята к безопасному лабораторному штамму, и тот приобрел свойство стремительно закислять среду и активно строить щиты. В будущем понимание этого метаболического триггера поможет создать препараты, блокирующие фермент до того, как микроб успеет возвести свою неприступную защиту.
Ранее ученые выяснили, как растительные полисахариды защищают организм от рака и диабета.