Термин «свободные радикалы кислорода» относится к молекулам кислорода с высокой реакционной способностью, которые способны повредить ряд важных клеточных структур, таких как белки, ДНК и клеточные мембраны. Хотя свободные радикалы представляют собой разрушительную силу, человеческое тело научилось их использовать. Некоторые клетки иммунной системы человека вырабатывают свободные радикалы в рамках борьбы с вторгающимися микроорганизмами.
Метаболические процессы также приводят к образованию свободных радикалов при контакте микробных клеток с антибиотиками. Это важный фактор их активности. Микроорганизмы разработали различные механизмы для перехвата и нейтрализации этих высокореактивных молекул с целью отражения атаки иммунной системы. Международная группа исследователей под руководством проф.
Доктор. Маркус Ралсер, директор Института биохимии Шарите, теперь смог показать, что у микроорганизмов есть еще одна, ранее неизвестная защитная стратегия. По сравнению с ранее задокументированными механизмами, эта стратегия может оказаться особенно эффективной.
Исследователи 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 превышающих уровни, необходимые для нормального роста.
Используя математическое моделирование и генетический анализ для определения цели этого «сбора лизина», исследователи обнаружили, что дрожжевые клетки используют накопленный лизин для изменения собственного метаболизма. Одним из последствий этой реконфигурации было производство необычайного количества глутатиона, одной из самых важных молекул, улавливающих радикалы, обнаруженных в живых организмах. Было показано, что после сбора лизина дрожжевые клетки обладают значительно повышенной устойчивостью к свободным радикалам. Это позволило им расщепить количество свободных радикалов, которые обычно приводили бы к гибели клеток.
Исследователи продемонстрировали, что этот механизм устойчивости используется не только разными 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», – объясняет профессор.
Ральсер. «Эти знания могут оказаться полезными в будущем; если нам удастся нарушить этот механизм устойчивости, мы потенциально сможем повысить эффективность противомикробных веществ.«Исследовательская группа продолжит свою работу с этой целью. «Мы также будем искать другие неизвестные механизмы сопротивления. В конце концов, понимание фундаментальных клеточных процессов является предпосылкой для разработки антимикробных веществ."