Публиченко Павел Андреевич / Pavel A. Publichenko
Наука и знание - лучшее средство от бедности и недоедания
|
|
![]()
|
Нанотехнологии и интересные разработкиНовая мишень для антибактериальных препаратовИсследовательской группой под руководством ученых из Университета Аризоны (University of Arizona) детально изучен молекулярный механизм, используемый бактериями для выведения токсичных веществ, включая антибактериальные лекарственные препараты. Более глубокое понимание таких механизмов поможет в разработке новых средств борьбы с патогенными микроорганизмами. Микробы колонизировали практически всю нашу планету – от глубоководных источников, извергающих содержащую тяжелые металлы морскую воду, до ледяных вершин самых высоких горных хребтов. Частично их способность процветать в самых суровых условиях основывается на сложных молекулярных механизмах взаимодействия с веществами, необходимыми для протекающих в клетках биологических процессов, но опасными при накоплении в более высоких концентрациях.
Тонкий баланс поддерживается специализированными белками-переносчиками, встроенными в мембраны клеток, которые выполняют функцию «чистильщиков», собирая токсины, такие как ионы металлов, и выкачивая их из клетки. Исследование, проведенное в лаборатории Ренсинга, сфокусировано на взаимодействии микробных клеток с такими металлами, как медь и серебро, и на разработке новых способов использования металлов для борьбы с микробами. Ученые давно восхищаются сложностью белков-транспортеров и отточенностью их способности распознавать химические вещества и предпринимать соответствующие меры. Однако многие из этих механизмов остаются нерасшифрованными. Изучив в мельчайших подробностях класс клеточных белков-транспортеров, известных как RND-белки, группа исследователей под руководством ученых из Университета Аризоны Юн-Хэ Ким (Eun-Hae Kim), Меган Мак-Эвой (Megan McEvoy) и Кристофера Ренсинга (Christopher Rensing) по-новому взглянула на осуществление этими белками их функций. Основываясь на результатах исследования, опубликованного в последнем номере журнала Journal of Bacteriology, Ким и ее коллеги предложили новую рабочую модель белков-транспортеров, способную оказать большое влияние на разработку антибактериальных средств.
Изменяя части белков-переносчиков и анализируя результаты, докторант Ренсинга Юн-Хэ Ким обнаружила, что ее данные противоречат общепризнанной гипотезе о том, как работает эта белковая транспортная система.
Белковый насос состоит из нескольких отдельных строительных блоков, которые вместе составляют функциональную единицу. Его главные компоненты – два белка, встроенные в оба мембранных слоя, окружающих бактериальную клетку. Третий белок, называемый мембранным белком слияния, функционирует в качестве мостика, соединяющего мембранные белки. Весь комплекс образует туннель, который, открываясь, соединяет внутреннюю среду клетки с внешним миром.
Группа Ким предположила, что вместо связывания ионов меди по одному и передачи их от одного белкового компонента к следующему перед тем, как вытолкнуть из туннеля, мембранный белок слияния функционирует как выключатель, приводящий в действие молекулярный насосный механизм. Поэтому они назвали свою гипотезу «моделью выключателя».
Исследование Ким показало, что, кроме приведения процесса в движение, мембранный белок слияния функционирует в качестве датчика.
Экспериментальная система, разработанная группой Ренсинга, служит моделью для изучения и других наносных белков, а не только переносчиков меди. Аналогичные молекулы позволяют бактериям удалять антибиотики, а раковым клеткам – химиотерапевтические препараты. Понимание точного молекулярного устройства насосных белков микробов и клеток в целом имеет далеко идущие последствия, охватывающие глобальный климат, рак, нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона, процесс старения и антибиотики, считает Ренсинг.
Насосы-переносчики меди используются и макрофагами, или белыми клетками крови. Это первая линия защиты иммунной системы от патогенных микроорганизмов.
Со своей стороны микробы развили молекулы-переносчики, удаляющие токсичную медь, чтобы помочь себе предотвратить такие атаки.
До того, как стали доступными антибиотики, многие антимикробные средства были основаны на металлах.
Группа Ренсинга обнаружила белковые переносчики RND-типа в мембранах бактерий, живущих в экстремальных условиях, таких как марганцевые конкреции на глубоких подводных равнинах. Как установили ученые Института океанографии Скриппса (Scripps Institution of Oceanography) в Сан-Диего белки-переносчики ионов металлов используют даже бактерии, живущие глубоко в океане, но гораздо выше океанского дна.
Аннотация к статье Switch or Funnel: How RND-Type Transport Systems Control Periplasmic Metal Homeostasis |
© 20082012 «Публиченко Павел Андреевич» E-mail: О сайте |