"SOS-ответ". Найден новый подход к борьбе с устойчивостью к антибиотикам

МОСКВА, 8 окт — РИА Новости. Выделить и изучить белок, который предположительно способствует появлению устойчивости бактерий к антибиотикам, сумели ученые СПбПУ. Впоследствии, как полагают российские молекулярные биологи, эти результаты могут помочь в создании нового антибиотика, перед которым бактерии окажутся бессильны. Результаты опубликованы в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications.

Массовое и безответственное применение антибиотиков, в том числе активное и повсеместное их использование во время пандемии COVID-19, вызванной вирусом SARS-CoV-2, привело к возникновению и распространению множества патогенных штаммов бактерий, устойчивых к большому числу антибиотиков. Это затрудняет, а в некоторых случаях и вовсе делает невозможным лечение различных бактериальных инфекций, что, в конечном итоге, повышает заболеваемость и смертность от них. ВОЗ назвала резистентность (устойчивость) к антибиотикам одной из десяти глобальных угроз здоровью населения всего мира.

Группа ученых Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) в рамках исследования, поддержанного грантом РНФ, детально изучила механизм так называемого SOS-ответа — состояния, возникающего в бактериальных клетках после повреждения ДНК. В этом состоянии бактерия способна восстанавливать целостность своего генома. SOS-ответ представляет собой важный механизм адаптации бактерий к действию антибиотиков за счет повышенного уровня мутагенеза в клетках в процессе восстановления повреждений ДНК.

"Вся генетическая информация, как на диске, хранится в молекуле ДНК. Она передается из поколения в поколение, постоянно копируется для того, чтобы по ее матрице синтезировались различные белки, которые выполняют большинство функций в клетках живых организмов. Молекула ДНК человека очень длинная: если выпрямить все хромосомы в одну линию, то ее длина составит два-три метра, но вместе с тем она должна помещаться в ядро клетки. Для этого существуют разные механизмы "упаковки" ДНК. Активную роль здесь играют SMC-белки, которые и стали предметом нашего исследования", — рассказала в беседе с РИА Новости научный сотрудник НИК "Нанобиотехнологии" Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ Наталия Морозова.

© Фото : Управление по связям с общественностью СПбПУ

Научный сотрудник НИК "Нанобиотехнологии" Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ Наталия Морозова

При этом она пояснила, что SMC-белки можно сравнить с колечком, которое садится на ДНК, протаскивает ее через себя, образуя петли и скрепляя молекулы ДНК между собой. Ученая подчеркнула, что упаковка ДНК — одна из важных, но далеко не единственная функция этих белков.

По словам молекулярного биолога, научная группа изучала эти белки с помощью одномолекулярных подходов: была использована уникальная установка "Лазерный пинцет", которая позволяет работать с одиночными молекулами ДНК, под микроскопом видеть их флуоресцентные изображения, наблюдать, как они меняют свойства ДНК и пр.

Ученых интересовало участие этого белка в SOS-ответе. Они пояснили, что ДНК постоянно хранится в клетках, но из-за разных внешних и внутренних факторов (под воздействием химических веществ, ультрафиолета и пр.) она может рваться. Если образуется разрыв, то для клетки это летально. По этой причине разные клетки имеют механизмы, помогающие им восстанавливать разрывы.

«

"Так, SMC-подобный белок RecN помогает рекомбиназе RecA находить гомологичную матрицу ДНК для репарации. Проще говоря, эти белки могут найти копию неповрежденного генома, переместить его к поврежденному участку и "залечить" разрыв", — пояснила Морозова.

Исследования показали, что этот белок по сравнению с другими белками ведет себя очень активно, особенно на первых этапах SOS-ответа.

По мнению ученых СПбПУ, детальное изучение механизма SOS-ответа и ключевых белков, принимающих в нем участие, а также разработка эффективных способов его подавления имеет большие перспективы для предотвращения развития антибактериальной устойчивости у бактерий и создания новых эффективных антимикробных препаратов.

"Последний аспект особенно актуален, поскольку в настоящее время ежегодно порядка миллиона человек умирает от бактериальных инфекций в условиях резистентности к антибиотикам", — подытожила молекулярный биолог.