Биологи выяснили, как дышит кишечная палочка

Ученые отмечают, что для дыхания кишечная палочка использует особые ферменты, которые отсутствуют в организме человека. Это значит, что открытие ученых может способствовать созданию новых лекарственных препаратов, которые будут воздействовать на бактерии, не причиняя вреда человеку.

Бактерия кишечной палочки (E. coli) живет в желудочно-кишечном тракте, где вырабатывается много сероводорода, ослабляющего митохондриальное дыхание. Свободный сероводород подавляет работу цитохромоксидазы. Его концентрация в сотни раз превышает минимально необходимую концентрацию для существенной блокировки этого фермента. Это должно означать, что «дышать» бактерия E. сoli не может, однако бактерия выживает в кишечнике, отмечают авторы работы. Исследователи предположили, что дыхание в присутствии сероводорода все-таки возможно, но благодаря другой оксидазе. Дыхание у людей и бактерий происходит по-разному. Каждая клетка человеческого организма «дышит» благодаря работе только цитохрома-с оксидазы. У бактерии кишечной палочки есть оксидазы двух типов: цитохромоксидаза типа bo (аналог «человеческой» цитохром-с оксидазы) и совершенно другие цитохромы.

«Наша гипотеза заключалась в том, что оксидазы типа bd (bd-I и bd-II) более устойчивы к ингибированию сероводородом, чем цитохромоксидаза типа bo», — отметил доктор биологических наук, профессор РАН, сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ Виталий Борисов. Для проверки данной гипотезы требовалось узнать, как присутствие сульфида в среде влияет на рост клеток бактерии E. coli, у которых в дыхательной цепи имеется только одна из терминальных оксидаз (bd-I, bd-II или bo). В работе использовались биохимические, биофизические и микробиологические методы и подходы, а также метод направленного получения мутаций.

Результаты исследования подтверждают предложенную гипотезу. «Активность оксидазы bo ингибируется сероводородом полностью, тогда как на работу оксидаз bd H2S совсем не действует. Таким образом, чтобы успешно производить основные виды «энергетической валюты» в условиях высокого содержания сероводорода, представители кишечной микрофлоры должны задействовать уникальный тип терминальных оксидаз, который отсутствует в клетках человека и животных», — отмечают ученые.

По словам исследователей, открытие может быть использовано для создания медицинских препаратов, регулирующих микрофлору кишечника и избавляющих его от вредных бактерий, а также для создания нового типа антибиотиков, «перекрывающих кислород» только клеткам вредных бактерий, а не клеткам человека.

Источник: https://rns.online/