Бактерии могут легко обмениваться генетическим материалом друг с другом; одним из способов, которым они это делают, является процесс, называемый бактериальной конъюгацией, о котором ученые знают с 1940-х годов. На сегодня большая часть этого процесса была расшифрована. Гены, которые придают микробам устойчивость к антибиотикам, часто передаются посредством бактериальной конъюгации. Таким образом, эта работа может помочь ученым пролить новый свет на то, как замедлить или остановить распространение устойчивости к антибиотикам, которая считается серьезной угрозой общественному здравоохранению. Об этой работе сообщается в журнале Nature Communications.

«Наши результаты заложили основу для ускорения нашего понимания передачи генов, придающих бактериям устойчивость к противомикробным препаратам», — сказал ведущий исследователь доктор Тиаго Коста из Имперского колледжа Лондона.

В этом исследовании ученые проанализировали структуру, называемую системой секреции IV типа (T4SS) у бактерий E. coli; T4SS может проникать через мембрану других микробов. T4SS используется не только для обмена ДНК, он также может вводить токсичные химические вещества в конкурирующие микробы или другую клетку во время инфекции.

Во время конъюгации кусочки ДНК, которые плавают в бактериальной клетке и могут дать ей некоторое преимущество, могут быть переданы другим бактериям, в том числе совершенно другим видам бактерий. Таким образом, конъюгация может быстро рассеять устойчивость к антибиотикам среди популяций микробов.

T4SS подробно изучался ранее, но в этом исследовании была использована криоэлектронная микроскопия для получения изображений комплекса ядер внешней мембраны, то есть того, как T4SS прикреплен к бактерии, которая собирается поделиться ДНК. Общий микроб вытягивает длинную нить, называемую пилиусом, из якоря, и пилиус связывается с микробом-получателем.

Было обнаружено, что комплекс внешней мембранной сердцевины состоит из двух концентрических белковых колец, соединенных, но очень гибких. Исследователи предположили, что эта гибкость позволяет микробу легко расширять и втягивать пилюлю, когда он тянется к другим бактериям.

«Наша структура раскрывает новые захватывающие идеи о комплексе ядра внешней мембраны, демонстрируя замечательную организацию белка внутри. Это проложит путь к лучшему пониманию переноса генов среди бактериальной популяции и может позволить исследователям разрабатывать профилактические методы лечения», — сказал автор первого исследования Химани Амин из ICL.

Александр Буценко