Общая структура Cps3D. Кредит: Природа Химическая Биология (2024). DOI: 10.1038/s41589-024-01664-8
Бактерии имеют разные стратегии защиты. Некоторые бактериальные патогены окружают себя оболочкой из множества сахарных цепей, которые лежат близко друг к другу, также известных как капсульные полимеры. Это защищает бактерии от высыхания и физического стресса. Кроме того, капсула делает патогены невидимыми для собственных защитных сил нашего организма, так сказать, и помогает им выживать в организме.
Предотвращение создания капсулы значительно ослабит бактерии. Ферменты, которые строят такие капсулы, являются, таким образом, потенциальными целями для лекарств и ценными биотехнологическими инструментами для производства вакцин. Несмотря на их важность, до сих пор неизвестно, как полимеры капсул, которые сильно различаются в зависимости от типа бактерий, прикрепляются к бактериальной мембране.
«Якорная цепь» и расшифрованные ферменты
Молекула жирной кислоты расположена в самой мембране в качестве «якоря». Промежуточная часть, то есть линкер, соединяющий якорь и капсулу, теперь идентифицирована международной группой под руководством доктора Тимма Фибига, руководителя рабочей группы «Микробная гликобиохимия и разработка вакцин» в Институте клинической биохимии Ганноверской медицинской школы (MHH). Исследователи не только преуспели в точном описании этого так называемого линкера в более крупной группе бактериальных патогенов, но и в характеристике ферментов, называемых транзитными трансферазами, которые производят линкер.
С первоначальным описанием они теперь доступны как потенциальные целевые структуры для разработки антибактериальных агентов и как инструменты синтеза для разработки вакцин. Работа была опубликована в журнале Природа Химическая Биология.
Капсулообразующие ферменты удлиняют цепь связей
Важную роль в формировании цепи играют также так называемые капсульные полимеразы, которые производят различные полисахаридные капсулы.
Характеристика Cps7A и Cps7C. Кредит: Природа Химическая Биология (2024). DOI: 10.1038/s41589-024-01664-8
«Полимераза распознает линкер и может его удлинить», — объясняет доктор Фибиг. Исследователи также смогли прояснить этот этап в капсульном биосинтетическом пути. Используя специальное хроматографическое устройство, они смогли очистить ферменты и линкер, изучить их структуру и воспроизвести синтез капсулы в пробирке.
«Это показало, что трансферазы транзиции стимулируют полимеразу капсулы к формированию особенно длинных сахарных цепей, которые, предположительно, защищают бактерию еще более эффективно», — отмечает биохимик. Группа Фибига уже смогла продемонстрировать, как полимеразы капсулы формируют бактериальную капсулу в более ранних исследованиях, в том числе для бактерии Haemophilus influenzae типа b (Hib), которая вызывает инфекции верхних и нижних дыхательных путей, а также более серьезные заболевания, такие как инфекция среднего уха, менингит или заражение крови.
Отправная точка для новых антибактериальных препаратов
Помимо потенциального биотехнологического использования ферментов, работа также важна для фундаментальных исследований в области производства капсул.
«С одной стороны, нам удалось показать, что транзиторные трансферазы встречаются в консервативных областях бактериального генома, то есть их гены всегда находятся в одном и том же месте генома, независимо от вида бактерий», — объясняет доктор Криста Личко, научный сотрудник института и первый автор исследования.
«С другой стороны, мы обнаружили, что линкер структурно отличается от капсульного полимера, вопреки предыдущим предположениям». Эти наблюдения помогут найти дополнительных кандидатов этого класса ферментов, которые создают связи между внешней мембраной бактерии и ее капсулой.
Поскольку различные типы бактерий могут использовать один и тот же метод для производства якорной цепи, это может стать отправной точкой для лекарств, которые, как и антибиотики, могут использоваться против нескольких штаммов бактерий. В своем исследовании ученые обнаружили сходство в дизайне и конструкции линкера у различных патогенов, которые могут вызывать менингит и инфекции мочевыводящих путей, например.
«Деактивируя ферменты, которые строят линкер, мы могли бы предотвратить присоединение и формирование оболочки капсулы, оставляя бактерию беззащитной перед атакой иммунной системы», — подчеркивает доктор Фибиг. «Однако, прежде чем мы доберемся до этого, еще предстоит провести много исследований».
Больше информации:
Криста Личко и др., Трансферазы транзита, основные полимеризации бактериальной капсулы, Природа Химическая Биология (2024). DOI: 10.1038/s41589-024-01664-8
Предоставлено Ганноверской медицинской школой
Цитата: Как бактерии прикрепляют свои плащи-невидимки к иммунной защите (2024, 30 июля) получено 1 августа 2024 г. с сайта https://phys.org/news/2024-07-bacteria-cloaks-invisibility-immune-defenses.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением случаев честного использования в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставляется только в информационных целях.