Бактерии часто сталкиваются с суровыми условиями окружающей среды: например, болезнетворные микроорганизмы должны противостоять кислотности в желудке. Определенная реакция на стресс может помочь им выжить в таких стрессовых условиях. В то же время реакция на определенный стрессовый фактор может также защитить бактерию от другого стрессового фактора; это известно как перекрестная защита.
В своем исследовании первый автор и аспирант Карин Митош и ее коллеги изучают, может ли стрессовая реакция на антибиотики обеспечить такую ??перекрестную защиту.Антибиотики, то есть лекарства, убивающие бактерии или подавляющие их рост, также могут активировать гены реакции на стресс. До сих пор неясно, может ли эта реакция на стресс также защищать бактерии от других воздействий окружающей среды.
Чтобы исследовать этот вопрос, исследователи подвергли бактерию Escherichia coli воздействию низких концентраций четырех различных антибиотиков. В то же время они измерили, как транскрипция изменяется по всему геному бактерии в ответ на антибиотики.
Транскрипция — это копирование ДНК в мРНК, которая, в свою очередь, предоставляет инструкции по производству белка.Один из исследованных антибиотиков, триметоприм (TMP), вызывает быструю реакцию на кислотный стресс, которая сильно варьируется от одной бактериальной клетки к другой.
Эти бактериальные клетки с сильной реакцией на стресс лучше защищены от последующей кислотной атаки. Когда исследователи подвергли популяции бактерий воздействию чрезвычайно кислого раствора соляной кислоты, бактерии быстро погибли: их выживаемость измеряется как «период полураспада» — аналогично распаду радиоактивных материалов — и составляет всего около 30 минут. Когда исследователи поместили популяции бактерий сначала в раствор, содержащий низкие концентрации TMP, а только потом в раствор соляной кислоты, период полураспада утроился и составил более 100 минут.
Митош и его коллеги выяснили биохимический механизм, на котором основана эта перекрестная защита. ТМП приводит к истощению аденин-нуклеотидов, важного строительного блока ДНК и носителя энергии в клетке. Это истощение, в свою очередь, вызывает реакцию на кислотный стресс.
Карин Митош объясняет важность своих выводов: «Мы предлагаем способ найти перекрестную защиту между антибиотиками и другими факторами стресса. Это важно, поскольку наше исследование дает пример того, как антибиотики могут влиять на шансы на выживание бактерий в различных условиях окружающей среды. Если мы поймем, какая существует перекрестная защита, можно разработать целевые стратегии, которые усиливают эффект антибиотиков при лечении заболеваний ».