В ирландской почве нашли бактерию для борьбы с госпитальными инфекциями
Британские и хорватские исследователи нашли новый вид бактерий-стрептомицетов, которая подавляет рост ESKAPE-патогенов, устойчивых к большинству известных антибиотиков. Как сообщается в журнале Frontiers in Microbiology, микроорганизм выделили из почвы в Северной Ирландии, которую использовали в традиционной медицине.
Аббревиатура ESKAPE объединяет названия бактерий, которые обладают повышенной устойчивостью к антибиотикам и вызывают многие госпитальные инфекции по всему миру. Для поиска новых веществ, способных подавлять рост патогенов, микробиологи часто используют две стратегии. Они исследуют микроорганизмы из нишевых экосистем — пустыни, термальные источники, щелочные почвы. Например, в щелочных почвах часто встречаются бактерии из рода стрептомицетов, которые часто вырабатывают антимикробные вещества. Кроме того ученые обращают внимание на средства народной медицины, которые использовали до появления современных лекарств.
Авторы нового исследования под руководством Пола Дайсона (Paul Dyson) из университета Свонси решили проанализировать щелочные почвы в Северной Ирландии в районе Западная Фермана. Еще в XIX веке эту почву использовали для лечения инфекций. Небольшое количество земли заворачивали в тряпочку и держали рядом с пораженным местом в течение девяти дней или клали под подушку больному. Микробиологи предположили, что целебные свойства почвы могли появиться благодаря обитающим в ней бактериям-стрептомицетам.
Чтобы проверить гипотезу, ученые собрали образцы почв и выделили из них новый вид бактерий, который назвали Streptomyces sp. myrophorea. То, что бактерия относится к неизвестному ранее виду авторы показали отсеквенировав геном микроорганизма. Ученые проверили свойства бактерии и выяснили, что она способна расти в высокощелочных средах (pH 10.5) и устойчива к гамма-излучению до четырех килогрей. Для сравнения, при получении дозы 10-15 Грей 50 процентов облученных людей умирает в течение 10-20 суток.
Что касается антимикробной активности, оказалось, что микрофорея подавляет рост четырех из шести ESKAPE-патогенов, в том числе к самой часто встречающейся из них Acinetobacter baumannii. По словам авторов исследования, следующим шагом будет определение и очистка антибиотика (или антибиотиков), которые вырабатывает бактерия, а также исследование других микроорганизмов, обладающих антимикробными свойствами, которые ученые нашли в почве Западной Ферманы.
Несколько лет назад исследователи нашли у бактерий ген устойчивости к антибиотикам «последнего шанса», которые применялись, когда все остальные средства лечения были исчерпаны. О том, почему это произошло и какими последствиями это грозит, читайте в нашем материале «Конец прекрасной эпохи».
Екатерина Русакова
Бактерии научились инактививровать антибактериальную ДНК-гиразу
Немецкие ученые выяснили, что супербактерии, сохранявшие чувствительность к экспериментальному антибиотику альбицидину, защитились от него с помощью амплификации гена STM3175. Этот ген отвечает за регуляцию транскрипции малых молекул с доменом связывания, подобным ингибитору ДНК-гиразы — основы антибиотика альбицидина. Такое увеличение копии гена приводит к тысячекратному повышению уровня резистентности к препарату. Исследование опубликовано в PLoS Biology. В 2019 году почти пять миллионов человек погибло из-за бактерий, устойчивых к большинству известных антибиотиков, — супербактерий. По оценкам ученых к 2050 году это число увеличится в два раза. Основной причиной развития резистентности к противомикробным препаратам признано нерациональное их использование в медицине, ветеринарии и зоотехнии в сочетании с недостаточным пониманием механизмов бактериальной резистентности. Однако влияют и другие факторы: например, загрязнение атмосферы. Ученые постоянно ищут новые молекулы, которые были бы активны против супербактерий. Таким многообещающим соединением стал альбицидин — фитотоксичная молекула, вырабатываемая бактерией Xanthomonas albilineans, в исследованиях была эффективна против целого ряда супербактерий. Альбицидин ингибирует активность бактериальной ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и эффективно действует на ковалентный комплекс ДНК и гиразы в крайне низких концентрациях. В нескольких исследованиях уже сообщалось о развитии резистентности к этой молекуле у некоторых бактерий, однако ее механизмы оставались не до конца выясненными. Команда ученых под руководством Маркуса Фульда (Marcus Fulde) из Свободного университета Берлина изучала механизмы резистентности к альбицидину, которая развилась у Salmonella typhimurium и Escherichia coli. Для этого они подвергали бактерии воздействию высоких концентраций более стабильного аналога антибиотика и наблюдали за ростом колоний в течение 24 часов. Из 90 протестированных клонов 14 показали рост в этих условиях. Секвенирование генома этих штаммов показало, что большинство (девять штаммов) несет мутации в гене tsx, ответственном за экспрессию нуклеозидспецифичного порина, что в 16 раз увеличивало минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) антибиотика. Один из оставшихся пяти резистентных штаммов с интактным геном tsx демонстрировал более чем стократное повышение MIC, и анализ данных секвенирования его ДНК выявил амплификацию гена, приводящую к образованию 3-4 копий геномной области без однонуклеотидных полиморфизмов. При дополнительном анализе этого штамма ученые выяснили, что перекрывающаяся амплифицированная область содержит ген STM3175, который транскрибируется полицистронно в структуре оперона и N-концевой части qseB. Более тщательное изучение аминокислотной последовательности показало, что STM3175 состоит из 2 доменов: N-концевого AraC-подобного ДНК-связывающего домена и C-концевого GyrI-подобного лиганд-связывающего домена. Ученые обнаружили, что такая структура позволяет STM3175 связывать альбицидин с высокой аффинностью и инактивировать его. У разных бактерий обнаружились гомологи этого гена с теми же функциями, при этом на эффект других антибактериальных препаратов они не влияли. Знание нового механизма развития устойчивости к альбицидину позволит ученым разрабатывать новые способы модификации молекулы, чтобы обойти этот механизм. Ранее ученые обнаружили антибактериальную молекулу с широким спектром действия, которая не вызвала резистентности у микроорганизмов.