Ученые выяснили, как в туберкулезную палочку проникает антибиотик и витамин
Новый неселективный механизм транспорта молекул в клетку открыли ученые Гронингенского университета, изучая вызывающую туберкулез бактерию, сообщает пресс-служба университета 25 марта на официальном сайте организации.
Транспортные белки, которые импортируют вещества из окружающей среды, обычно избирательны. Однако у палочки Коха, или туберкулезной палочки (Mycobacterium tuberculosis), есть специфический белок, который работает при импорте в клетку различных молекул, в том числе — витамина В12 и антибиотика блеомицина. «Очень странно иметь один транспортер для двух очень разных типов молекул», — говорит профессор биохимии Дирк Слотбом, один из авторов исследования.
Подобный неселективный механизм был обнаружен впервые. Тем не менее, исследователи считают, что это может быть распространено у бактерий и, возможно, также в клетках человека. Оказалось, что белок имеет большую заполненную водой полость, охватывающая всю клеточную мембрану. В эту полость может поместиться до семи больших молекул витамина В12. Несмотря на то, что у туберкулезной палочки есть все гены, необходимые для производства витамина B12, по какой-то причине ей все еще нужно импортировать этот витамин для успешного деления клеток.
Эта полость, по-видимому, просто транспортирует воду вместе с любыми веществами, которые могут быть в ней. «Вы можете сравнить это со шлюзом. Вы впускаете воду и все, что в ней», — объяснил Слотбум. Такой механизм дает ответ, почему транспортер может обрабатывать как антибиотические пептиды, так и витамин B12.
Механизм работы этого транспортного белка был разгадан путем анализа его структуры с помощью электронного микроскопа в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Менло Парк, Калифорния, США. «Это был долгий процесс, но мы, наконец, раскрыли его с помощью криоэлектронной микроскопии», — сказал Слотбом.
Следующий шаг в исследовании — выяснить, как работает транспортер. «Мы предполагаем, что внутри клетки шлюз будет освобожден путем связывания и гидролиза АТФ. Но мы не знаем, как он открывается снаружи, чтобы впустить новые молекулы», — сообщил биохимик.
Отмечается, поскольку данный механизм неселективен, он должен быть неэффективной транспортной системой. Это не имеет значения для поглощения витамина B12 туберкулезной палочкой, так как клетки должны поглощать очень мало этих молекул в течение своего репродуктивного цикла, который длится около 24 часов.
Изученная неселективная транспортная система кардинально отличается от известных транспортных белков. «Таким образом, это меняет наш взгляд на физиологию бактерий. Существуют убедительные свидетельства того, что другие виды бактерий имеют сходную систему, а это означает, что они собирают случайные молекулы из окружающей среды», — подчеркивает ученый.
Слотбум также отметил, что данный механизм может быть использован для лечения туберкулеза. «Если бы мы могли стимулировать активность этого транспортера, он мог бы импортировать антибиотики более эффективно, упрощая уничтожение бактерии. Однако мы понимаем, что это может быть не так просто, так как бактерия использует эффективные стратегии для предотвращения попадания антибиотиков», — говорит исследователь о перспективах открытия.
В исследовании принимал участие также российский ученый Альберт Гуськов из Московского физико-технического института. Результаты работы ученых опубликованы 25 марта в журнале Nature.
