Исследователи из Университета Лидса во главе с профессорами Шиной Рэдфорд и Нилом Рэнсоном обнаружили новую информацию о работе белкового комплекса под названием BAM, механизма сборки бета-ствола, который помогает вставить другие бактериальные белки во внешний защитный слой бактерий.
Чтобы бактерии распространяли болезни, они должны образовывать внешнюю мембрану, иначе они не смогут выжить в суровых условиях, в которых живут.
Комплекс БАМ играет решающую роль в этом процессе, облегчая внедрение множества белков в этот слой, которые необходимы для того, чтобы он работал должным образом в качестве барьера, защищая насекомого от нападения антибиотиков.
Благодаря своим новым результатам исследователи из Центра структурной молекулярной биологии Астбери говорят, что, возможно, удастся разработать лекарства, которые нацелены на комплекс БАМ, чтобы остановить его работу.
Профессор Рэнсон сказал: «Это сложная молекулярная машина, участвующая в поддержании жизни бактерий, и мы знаем, что мутации в ней смертельны для бактерий. Некоторые прекрасные работы других лабораторий показали, что БАМ существует в двух разных формах – открытой и закрытой, но открытая форма, казалось, требовала, чтобы часть комплекса развалилась на части.
«Наша работа впервые показывает целостный комплекс БАМа в этом открытом состоянии. Теперь мы смогли увидеть неповрежденную структуру таким образом, это дает нам новые подсказки о том, как работает BAM, и о том, как разработать способы, чтобы остановить его работу."
Профессор Рэдфорд, директор университетского центра Astbury, сказал: «Если БАМ не сможет выполнять свою работу, бактерии не выживут, и они не смогут распространять болезни. Теперь, когда мы больше понимаем, как работает БАМ, задача научного сообщества состоит в том, чтобы разработать лекарства, которые могут нацелить его и пополнить наш сокращающийся арсенал антибиотиков для лечения бактериальных инфекций."
Новое понимание будет способствовать продолжающейся работе по поиску новых способов уничтожения бактерий, которые становятся все более устойчивыми к лекарствам, разработанным в 20 веке.
Устойчивость к антибактериальным препаратам стала серьезной проблемой в последние годы, и многие лекарства, разработанные для борьбы с инфекциями, от коклюша до сальмонеллы, а также с широким спектром внутрибольничных инфекций, теряют свою эффективность.
Ранее ученые использовали рентгеновскую кристаллографию, которая была основой структурных открытий в течение нескольких десятилетий, чтобы показать, что бочкообразный комплекс БАМ может существовать как в открытой, так и в закрытой формах.
Комплекс БАМ находится внутри внешней мембраны грамотрицательных бактерий и вставляет другие белки в мембрану, где они необходимы для формирования функционального защитного слоя. Как это происходит, не совсем понятно, но считается, что изменение формы необходимо для того, чтобы белки-клиенты могли проникнуть в мембрану.
Используя передовые электронные микроскопы, профессора Рэдфорд и Рэнсон теперь увидели структуру БАМ в открытом состоянии, быстро заморозив комплекс из раствора.
В предыдущих структурах открытого состояния отсутствовал один из пяти белков, составляющих полный комплекс БАМ, называемый BamB. Новые результаты показывают, что открытие ствола БАМа может произойти при наличии там БАМа, и это меняет представление ученых о том, как БАМ может работать.
Исследование проводилось с использованием электронных микроскопов на базе Diamond Light Source, национального синхротронного научного центра Великобритании, расположенного в научном и инновационном кампусе Харвелла в Оксфордшире.
Однако вскоре можно будет выполнить следующие шаги в этом исследовании в Университете Лидса после инвестиций университета в собственные современные электронные микроскопы. Эти два микроскопа, которые будут полностью использоваться в октябре 2016 года, станут ключевой частью передового оборудования в Astbury Center.