В результате приема антибиотиков для борьбы с инфекционными заболеваниями у бактерий развилась устойчивость к ним. В результате средства контроля становятся все менее и менее эффективными. Недавно исследователи забили тревогу о необходимости принятия срочных мер по контролю за использованием этих препаратов, пока они совсем не перестали действовать. ВОЗ также считает, что эти устойчивые бактерии могут убить до десяти миллионов человек к 2050 году.
Крайне необходимы новые подходы к профилактике этих инфекций. В недавнем исследовании группа специалистов из Университетского колледжа Лондона изучила внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий Escherichia coli. Эти структуры предназначены для удержания содержимого на месте и защиты его от внешнего воздействия. Но из чего на самом деле состоит эта «кожа»? И как это работает?
«Наружная мембрана является грозным барьером для антибиотиков и важным фактором, делающим инфекционные бактерии устойчивыми к медицинскому лечению. Однако пока неизвестно, как формируется этот барьер, поэтому мы решили изучить его так подробно«, — подчеркивает Барт Хугенбум, биофизик и главный автор этой работы.
Для исследования, опубликованного в журнале PNAS, команда использовала атомно-силовой микроскоп нового поколения, способный непрерывно «протыкать» поверхность этих мембран, чтобы точно определить их форму. Как отмечает Science Alert, «это похоже на чтение по Брайлю, только с лазерами вместо кончиков пальцев».
В результате этой работы были получены одни из самых четких изображений живых бактерий.
Хорошо организованная структура
До сих пор мы склонны были думать, что внешняя мембрана бактерий состоит из белков, которые бессистемно распределены по мембране и смешаны с другими компонентами мембраны. Данная работа показывает, что это не так.
На изображении выше вы заметите множество маленьких отверстий. Это бета-стволовые белки, называемые поринами, которые образуют туннели в бактериальной мембране, способствуя обмену молекулами. Вы также заметите небольшие участки гладкой поверхности. Это липополисахариды, тип липида, который расширяется по мере роста клетки. Поэтому на этих изображениях липидные пятна отделены от белков.
«Мы пришли к выводу, что внешняя мембрана представляет собой мозаику регионов, богатых липополисахаридами и белками, разделенных на фазы, поддержание которых важно для целостности мембраны и, следовательно, для образа жизни грамотрицательных бактерий«, — пишет команда.
Вооружившись этими результатами, исследователи теперь могут приступить к изучению того, важна ли такая структура для функционирования мембраны, и в какой степени эта «кожа может быть прорвана», чтобы способствовать усвоению антибиотиков.