Статья об этой работе международной группы ученых из московского Физтеха, Исследовательского центра Юлих (Германия), Института структурной биологии в Гренобле и Европейского центра синхронного излучения опубликована в одном из самых престижных журналов Scienсе. В чем суть этого исследования?
- Чтобы обмануть любую бактерию, в том числе и вредоносную, надо понять, как она работает с поступающей из внешнего мира информацией, - объясняет корреспонденту "РГ" кандидат физико-математических наук из МФТИ Иван Гущин. - Известно, что любая клетка отделена от внешнего мира плотной мембраной, через которые не проникают практически никакие химические вещества. Подобная внутренняя стабильность и есть главное условие для ее жизнедеятельности. А чтобы узнать, как там на "большой земле", клетка использует специальные средства связи. Наиболее универсальный - это белок киназа, который живет либо в самой мембране, либо по соседству. Белок ловит сигнал снаружи клетки и передает вовнутрь. Но вот как конкретно она это делает, каков механизм передачи информации, известно не было. Нашей группе удалось его открыть.
Для этого ученым пришлось применить очень изощренные методы рентгеновской кристаллографии и получить с атомарной точностью структуру белка киназа кишечной палочки. Более того, зафиксировать ее в двух состояниях: до появления сигнала из внешнего мира и после. И только сопоставив их, удалось понять, как клетка общается с внешним миром. Что же оказалось? "Мы увидели, что у клетки кишечной палочки есть три блока, через них проходят несколько спиралей, - говорит Гущин. - Первый блок расположен снаружи клетки, по сути, это рецепторы, которые захватывают какую-то молекулу, появившуюся около клетки. После захвата эти спирали начинают вращаться и перемещаться вверх и вниз подобно поршням. Это движение через второй блок, расположенный в мембране, передается внутрь клетки, и именно оно является для нее информацией о том, что происходит снаружи. И, наконец, третий блок, находящийся уже внутри клетки, принимает решения о дальнейших действиях.
Расшифровка механизма передачи информации - это прорыв, который открывает совершенно новый способ борьбы, прежде всего с инфекционными болезнями. Ученые намерены обмануть бактерии, сыграв на самом принципе их проникновения в организм. Дело в том, что бактерии общаются между собой, выделяя специфическое вещество. Если бактерий мало, эти сигналы слабые, и микроорганизмы ведут себя не активно, как бы полусонные. Но если начинают активно размножаться, то сигнал стремительно нарастает и становится набатом к атаке. Бактерии просыпаются, и уже никакой иммунитет не может остановить такую орду.
- Эту атаку можно подавить в самом начале, вступив с бактерией в своеобразную радиоигру. Цель - не позволить бактериям подавать сигнал к размножению, блокируя его другим сигналом, - говорит Гущин. - Алгоритм обезвреживания примерно следующий. Зная структуру белка киназа бактерии, надо создать такую обманку, чтобы распространитель болезни ее проглотил и оставался в полусонном состоянии. Говоря образно, приняв "чужака" за своего, не активизировался, не начал размножаться и вредить организму.
Такой способ обладает многими плюсами по сравнению с антибиотиками. Ведь лекарство убивает не только бактерии, но и полезную микрофлору, наносит вред многим органам. Кроме того, бактерии к ним приспосабливаются и даже появляются супербактерии, которым не страшны никакие антибиотики. Ученые даже бьют тревогу - эра антибиотиков подходит к концу. Борьба с помощью "радиоигры" лишена этих недостатков. Она безопасна для организма и не имеет никаких подобных эффектов, к ней бактериям невозможно приспособиться.
Это исследование может открыть совершенно новое направление в фундаментальной и прикладной науке. Впрочем, сами ученые подчеркивают, что они только в начале пути. Прежде всего предстоит разобраться со структурами бактерий различных инфекционных болезней и создать для них "обманки". И тогда можно начинать вытеснять антибиотики.