Бактериоцины
Одна из важнейших проблем современного здравоохранения - появление бактерий, устойчивых к антибиотикам . По сообщениям Европейского медицинского агентства, в странах ЕС 25 тысяч человек ежегодно погибают от инфекций, вызванных бактериями с множественной лекарственной устойчивостью [ Freire-Moran, 2011 ]. Благодаря горизонтальному переносу генов детерминанты лекарственной устойчивости распространяются в популяции бактерий очень быстро. Наиболее грозные больничные инфекции вызываются штаммами устойчивых к метициллину Staphylococcus aureus ( MRSA ) и устойчивых к ванкомицину энтерококков ( VRE ). Особую опасность такие штаммы представляют для пациентов с ослабленным иммунитетом (после химиотерапии, пересадки костного мозга), а также пожилых людей и новорожденных. На замедление распространения лекарственной устойчивости направлено применение коктейлей из антибиотиков, действующих сразу на несколько клеточных мишеней или связывающихся с разными сайтами одной и той же мишени. Так, применение нескольких антибиотиков одновременно уже прописано в современных протоколах лечения туберкулеза [ Oldfield, 2014 ]. Однако тщательным соблюдением предписанных протоколов использования антибиотиков можно лишь замедлить процесс развития устойчивости, но нельзя его остановить.
В свете вышеизложенного не вызывает сомнений, что медицина остро нуждается в новых антибактериальных веществах. Один из часто применяемых подходов при разработке новых антибактериальных веществ состоит в химической модификации уже применяемых антибиотиков, однако к таким производным быстро вырабатывается устойчивость. К сожалению, в последние годы проходит все меньше времени между внедрением антибиотика в клиническую практику и появлением устойчивости к нему [ Brooks, 2014 ]. Использование новых веществ, неродственных применяемым сейчас в медицине и действующих на новые клеточные мишени могло бы значительно улучшить ситуацию [ Nigam, 2014 ].
Природные сообщества микро-организмов вырабатывают огромное разнообразие антибиотиков, используемых для внутри- и межвидовой конкуренции за ресурсы. К таким веществам относятся, например, синтезируемые на рибосомах бактериоцины [ Yang, 2014 ]. По некоторым оценкам, более 99% бактерий синтезируют хотя бы одну разновидность бактериоцина [ Riley, 2002 ]. Учитывая повсеместное распространение устойчивости к традиционным антибиотикам, чрезвычайно важно получить детальные знания о способе действия, механизмах устойчивости и условиях повышения эффективности синтеза альтернативных, ранее не изученных антибактериальных веществ.
Микроцины представляют собой подкласс бактериоцинов с молекулярной массой меньше 10 кДа. Ингибитор аминоацил-тРНК-синтетазы, модифицированный гептапептид микроцин С , вырабатывается клетками Escherichia coli и активен против родственных бактерий в микромолярных концентрациях. Ранее в нашей лаборатории был описан механизм проникновения микроцина С в клетку и его антибактериального действия. Для того, чтобы клетка могла эффективно синтезировать антибиотик, не подвергаясь его токсическому действию, экспрессия генов синтеза и устойчивости к антибиотику должна быть точно скоординирована: зрелый антибиотик не должен появляться в клетке раньше, чем белки устойчивости. Кроме того, гены, кодирующие пептид-предшественник микроцина C и белок, катализирующий первую стадию его созревания, находятся под управлением одного промотора. Можно ожидать, что существуют специальные механизмы, обеспечивающие необходимое соотношение пептидного субстрата и модифицирующего его фермента. Выяснение различных аспектов регуляции соотношения компонентов системы синтеза микроцина С и являлось предметом данной работы.
