Уперті бактерії: як стафілококи утверджуються в організмі

Нове дослідження показало, що шлунок виконує важливу функцію контролю в шлунково-кишковому тракті щодо проходження певних бактерій у кишечник. (Зображення: Alexander Raths / fotolia.com)

Широко поширений збудник: як стафілококи утверджуються в організмі

Німецькі дослідники розшифрували фізичний механізм, за допомогою якого широко розповсюджений патоген зв'язується з молекулою-мішенню в організмі людини. Нові знахідки мають вирішальне значення для боротьби з такими бактеріями.

'

Закони фізики

Бактерії розробили складні стратегії утвердження своїх господарів та розмноження. Роль, яку в цьому відіграють закони фізики, показує дослідження, яке зараз опубліковане у спеціалізованому журналі “Science”. На прикладі стафілококів дослідницька група дослідила надзвичайну механічну стійкість, за допомогою якої бактерії зв'язуються з молекулами-мішенями свого господаря за допомогою білків. Вченим вдалося розшифрувати фізичний механізм, за допомогою якого збудник прикріплюється до молекули-мішені. Крім того, вони показують процес із безпрецедентним рівнем деталізації.

Дослідникам вдалося розшифрувати фізичний механізм, за допомогою якого широко розповсюджений патоген зв’язується зі своєю молекулою-мішенню в організмі людини. Нові висновки можуть сприяти розробці нових методів лікування. (Зображення: Alexander Raths / fotolia.com)

Стафілококи є причиною багатьох інфекційних захворювань

«Стафілококи є причиною багатьох інфекційних захворювань у людей та тварин. Вони можуть спричинити як харчові отруєння, так і інфекційні хвороби », - пояснює Федеральний інститут оцінки ризику (BfR) на своєму веб-сайті.

"Вони часто викликають гнійні інфекції рани та інші гнійні інфекції у людей". Наприклад, бактерії часто відповідають за запалення в носі.

Стафілококи також можуть призвести до так званого синдрому токсичного шоку.

Експерти у галузі охорони здоров’я особливо стурбовані мультирезистентними штамами, такими як метицилін-стійкий золотистий стафілокок (MRSA), які часто стійкі до антибіотиків.

Поняття, які раніше були неможливі

В рамках поточного дослідження Лукас Міллес та професор Герман Гауб з фізичного факультету Університету Людвіга Максиміліана (LMU) у Мюнхені у співпраці з дослідниками з Університету Іллінойсу (США) досліджували фізичні сили між адгезійним білком. патогена та його молекули-мішені людини, виміряної на окремій молекулі in vitro за допомогою скануючої силової мікроскопії.

Крім того, вони розрахували взаємодію всіх атомів, що беруть участь у особливо потужному суперкомп’ютері, згідно з прес-релізом.

"Ця зміна парадигми відкриває уявлення, які раніше були неможливі", - говорить Гауб. Наприклад, паралельне моделювання молекулярної динаміки проводили на суперкомп’ютері Blue Waters в штаті Іллінойс, одному з найпотужніших комп’ютерів у світі з 900 000 процесорів, щоб розшифрувати складну взаємодію.

Сила, з якою патоген зв’язується зі своєю молекулою-мішенню, здивувала дослідників: “Механічна міцність зв’язування одного комплексу рецептор-ліганд досягла сили понад два нанонейтони. Це надзвичайна стабільність, порівнянна з силою ковалентних зв’язків між атомами, найсильнішими молекулярними силами, які ми знаємо », - пояснює Гауб.

Бактерія використовує незвичний механізм

Дослідження показує, що завдяки своїй геометрії адгезійний білок бактерії вбудовує цільову молекулу у мережу водневих зв'язків, де переважає пептидна кістка, а не її бічні ланцюги.

Під силою незліченних дрібних локальних взаємодій ці зв’язки зміцнюються в кооперативну геометрію зсуву, як називається основний фізичний принцип.

"Ця геометрія витримує екстремальні сили, оскільки всі зв'язки повинні бути розірвані паралельно, щоб розділити ціль", - говорить Міллес.

Спрощена аналогія - це дві смужки на липучках, які важко відокремити, потягнувши їх з протилежних кінців.

"Бактерія використовує незвичайний механізм, який, однак, дуже геніальний і дає їй вирішальні переваги", - говорить Гауб.

Оскільки механізм зосереджений на остові пептиду, який є подібним для кожного білка, можна досягти високої стабільності для широкого спектра цільових пептидів.

Як результат, надзвичайна фізична міцність системи значною мірою не залежить від послідовності та біохімічних властивостей цілі.

Основи для розробки нових методів лікування

"Хвороботворні бактерії з надзвичайною механічною стійкістю прилипають до молекул-мішеней своїх господарів", - пояснює Гауб.

"Розуміння фізичних механізмів, що лежать в основі цієї впертої адгезії на молекулярному рівні, є критичним для боротьби з такими зловмисниками", - говорить експерт.

Таким чином, дослідження закладає основи для розробки нових методів лікування інфекцій стафілококами. (оголошення)

Теги:  Галерея Симптоми В Цілому