Светящиеся белки не помогли ученым обмануть оборону дрожжей

Чтобы понять, как устроена система защиты грибов от вредных для них лекарственных препаратов, российские ученые использовали специально созданные светящиеся белки. Однако обойти оборону дрожжей так и не удалось. Исследование показало, что устойчивость дрожжей (и, возможно, патогенных грибов) к антимикотикам устроена сложнее, чем считалось прежде. Работа проходила в рамках проекта «Ноев ковчег» при поддержке Российского научного фонда (РНФ), ее результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

Устойчивость патогенных микроорганизмов к лекарствам — серьезная медицинская проблема. Наиболее известны «супербактерии», устойчивые к антибиотикам, но некоторые патогенные грибы в ходе эволюции тоже приобрели механизмы защиты от антигрибковых препаратов — антимикотиков. Один из таких механизмов — сверхактивация АВС-переносчиков. Такие белки-переносчики находятся в мембране клетки гриба и выбрасывают потенциально опасные вещества из цитоплазмы.

У грибов с устойчивостью ко многим лекарствам АВС-переносчики «выбрасывают» из клетки разные виды антимикотиков, и эффективность лечения от грибковых инфекций существенно снижается. В предыдущем исследовании ученые из МГУ имени Ломоносова подавляли устойчивость грибов к лекарствам. Для этого они «обманывали» защитный механизм обыкновенных пекарских дрожжей при помощи относительно безвредных для микроорганизмов липофильных катионов (умеренно растворимых в воде положительно заряженных ионов). Эти катионы легко проникают через клеточные мембраны и светятся при облучении, поэтому часто используются в подобных исследованиях.

Ученые воспользовались свойством этих веществ возвращаться в клетку после того, как их «выбрасывают» оттуда АВС-переносчики. Таким образом занятые бессмысленной работой по перекачке туда-сюда липофильных катионов АВС-переносчики не трогали антигрибковый препарат, и он накапливался в цитоплазме. Новое исследование стало логическим продолжением предыдущих результатов.

«Когда в клетке повышается концентрация чужеродных веществ, она запускает компенсаторный ответ — начинает производить больше АВС-переносчиков, чтобы быстрее выкачивать потенциально опасные соединения, — поясняет один из авторов работы, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Дмитрий Кнорре. — Мы предполагали, что липофильные катионы не вызовут компенсаторного ответа. Дело в том, что благодаря своему положительному заряду они проникают в отрицательно заряженные органеллы клетки — митохондрии — и накапливаются там. То есть в цитоплазме клетки, обработанной липофильными катионами, не будет значительной концентрации этих веществ. А сенсорные системы грибов, как нам было известно, улавливают чужеродные соединения в цитоплазме. Наш расчет состоял в том, что в митохондриях клетка не обнаружит посторонние вещества, и сверхактивации АВС-переносчиков не произойдет».

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи добавили к культуре пекарских дрожжей один из липофильных катионов — додецилтрифенилфосфоний (С₁₂ТРР). Для удобства исследования ученые создали химерный белок: одна его часть оставалась такой же, как основной АВС-переносчик у грибов, а вторая представляла собой зеленый флуоресцентный белок. Под облучением такое соединение интенсивно светится, и за его накоплением в клетках можно наблюдать в флуоресцентный микроскоп. Остальные свойства химерного белка не изменились, и в клетке он выполнял функцию АВС-переносчика.

Результаты исследования показали, что взаимодействие с липофильными катионами все же заставляет клетки дрожжей запускать компенсаторный ответ. В присутствии липофильных катионов дрожжи производили и накапливали заметно больше АВС-переносчиков, чем в обычных условиях. Другие методы также показали, что устойчивость к лекарствам под действием липофильных катионов увеличивается. Пока неизвестен механизм, который позволяет клетке обнаружить чужеродные соединения в митохондриях. Вероятно, одновременно в ней работает несколько взаимодополняющих систем, которые реагируют на потенциально опасные вещества. Реальные принципы их работы еще предстоит изучить. Авторы планируют проводить будущие исследования как на культуре пекарских дрожжей, так и на патогенных видах грибов.

В работе над исследованием участвовали научные сотрудники факультета биоинженерии и биоинформатики, НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, НИИ митоинженерии МГУ имени М.В. Ломоносова и Института молекулярной медицины ПМГМУ имени И. М. Сеченова.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.