12 июля 2013

Роль белка в транспорте железа бактериями

Исследование под руководством ученых из Канзасского государственного университета позволило выяснить роль определенного белка в жизнедеятельности бактерий, которые вызывают целый ряд заболеваний, включая брюшной тиф, чуму, менингит и дизентерию. Результаты исследования могут привести к разработке новых, усовершенствованных антибиотиков для лечения людей и животных.

Филлип Е. Клебба, профессор и глава кафедры биохимии и молекулярной биофизики, сделал свое открытие вместе с двумя коллегами, сотрудниками кафедры: Лорном Д. Джордоном, аспирантом, Манхеттен, и Салет М. Ньютон, профессором, занимающимся научной работой. В проведении исследования также участвовали биофизики из Университета Оклахомы и Университета Пердью. Исследование, «Энергозависимое движение TonB во внутренней мембране грамотрицательных бактерий», опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Работа ученых была сконцентрирована на центральной роли железа в биохимии. Как говорит Клебба:

Железо необходимо для осуществления биологических процессов, таких как генерирование энергии и ДНК, как животным, так и бактериям.

Однако система захвата железа, которая имеется у бактерий, способствует развитию инфекционных заболеваний у человека. «Железо является объектом микробиологической войны в человеческом организме», — говорит Клебба. «Белки организма хозяина защищают клетки и ткани, изолируя металл, а наиболее успешные патогены преодолевают этот барьер и захватывают железо. Однако механизмы транспорта железа, имеющиеся у патогенных организмов, не изучены достаточно хорошо».

Мембранный белок TonB играет незаменимую роль в поглощении железа грамотрицательными бактериями – группой бактерий, которые более устойчивы к антибиотикам благодаря почти непроницаемой клеточной оболочке. Грамотрицательные бактерии включают такие бактерии как кишечная палочка, сальмонелла тифи, возбудитель бубонной чумы, холерный вибрион, бруцелла (Brucella abortus), и менингококк, и вызывают множество заболеваний и клинических состояний. Все они осуществляют транспорт железа посредством одного и того же механизма, зависит который от действий TonB.

Это важно: Анализ ДНК выявил, что человеческая Y-хромосома гораздо старше, чем это ранее предполагалось

Несмотря на десятилетия исследований, биохимическая роль белка TonB в жизнедеятельности грамотрицательных бактерий была научной загадкой, как говорит Клебба. Теперь он и его коллеги обнаружили, что клеточные электрохимические силы приводят TonB во вращательное движение, обеспечивая энергию и физический механизм, которые делают возможным захват железа в клетку.

«В некотором смысле, TonB действует как электродвигатель, который постоянно вращается в ответ на потоки энергии в клетке», — говорит Клебба. «TonB – это один из самых маленьких и самых древних электрических механизмов, созданных природой». По словам Клебба, будущие антибиотики могут блокировать функции TonB, предотвращая захват железа грамотрицательными клетками, и, следовательно, защищая человека и животных от инфицирования этими патогенными бактериями.

Помимо публикации в PNAS, полученные данные были недавно представлены профессором Клебба на посвященной механизмам мембранного транспорта конференции (2013 Gordon Conference on Mechanisms of Membrane Transport), проходящей в городе Южный Хэдли, штат Массачусетс.

Источник: sciencedaily.com

Далее по теме: