Учёные из МФТИ выяснили, как бактерии отличают хорошее от плохого

Специалисты из Московского физико-технического института совместно с зарубежными коллегами изучили структуру рецептора, позволяющего бактериям приближаться к полезным питательным веществам и удаляться от ядовитых субстанций.

Международный коллектив исследователей при участии сотрудников Лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ предположил, как именно бактерии обрабатывают сигналы извне. Для этого они определили структуру белкового комплекса, позволяющего микроорганизмам воспринимать такие сигналы. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Авторы в своей работе изучали кристаллическую структуру основного и активированного состояния комплекса белков — бактериального фоторецептора сенсорного родопсина-2 и его "передатчика" SRII/HtrII. Учёные определили, что помимо известной ранее V-образной структуры комплекс может иметь U-образную форму, и объяснили, чем вызвано существование обеих структур.

Согласно предложению коллектива, переход от активированной V-формы к U-форме "спокойствия" может быть связан с переносом сигнала от фоторецептора к "передатчику". Это не противоречит существующим биологическим данным. Значит, передача сигнала может быть прервана, если каким-либо препаратом остановить переход от V- к U-форме.

Бактерии чрезвычайно успешно адаптируются к условиям изменяющейся внешней среды. Поэтому лекарства, направленные против них, — антибиотики — быстро теряют свою эффективность. Клетка, приспосабливаясь, вырабатывает устойчивость к препарату и уже не погибает от его воздействия, поэтому эффективность лечения соответствующих инфекций падает.

Известно, что восприятие информации о внешнем мире у бактерий часто происходит с помощью двукомпонентных сигнальных систем, представляющих собой комплексы белков, "сидящие" в мембране клетки. Определение точной структуры таких комплексов — основа понимания механизма их работы. Зная, как такая система работает, можно понять, как её "выключить". Поэтому белковые комплексы, подобные рассмотренному, служат перспективной мишенью для антибиотиков будущего.

Бактериальные рецепторы, в которых важную роль играет изучаемый исследователями комплекс, — это, например, аспартатный рецептор Tar и сериновый рецептор Tsr. Первый отвечает за движение бактерий в направлении к питательным веществам — аспартату и мальтозе, или от вредных — никеля и кобальта. Второй рецептор привлекает бактерии к питательному серину и позволяет избегать опасного воздействия кислот.