Международный коллектив ученых, в состав которого вошли и исследователи из МГУ, описал, каким образом кишечной палочке удается дышать — этот вопрос долгое время оставался загадкой для специалистов. Выяснилось, что за дыхание бактерии отвечают особые ферменты, которые отсутствуют в организме человека. Открытие позволит создавать новые эффективные антибиотики. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

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. Все это приводило ученых к выводу, что «дышать» эта бактерия не может, тем не менее, она почему-то выживает в кишечнике.

Исследователи предположили, что дыхание в присутствии сероводорода возможно благодаря другой оксидазе, чем у человека. Дыхание у людей и бактерий происходит по-разному. Каждая клетка нашего организма «дышит» благодаря работе только цитохрома-с оксидазы, других у нас нет. А у бактерии кишечной палочки есть оксидазы двух типов: цитохромоксидаза типа bo (аналог «человеческой» цитохром-с оксидазы) и совершенно другие цитохромы-bd.

Ученые выяснили, с помощью какого фермента кишечной палочке удается дышать, что долгое время оставалось загадкой.

«Наша гипотеза заключалась в том, что оксидазы типа bd (bd-I и bd-II) более устойчивы к ингибированию сероводородом, чем цитохромоксидаза типа bo», — объяснил Виталий Борисов, российский соавтор работы.

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 различные биохимические, биофизические и микробиологические методы и подходы, а также метод направленного получения мутаций. Гипотеза полностью подтвердилась.

Открытие может быть использовано в будущем для создания медицинских препаратов, регулирующих микрофлору кишечника и избавляющих его от вредных бактерий. Появилась перспектива создания нового типа антибиотиков, «перекрывающих кислород» только клеткам вредных бактерий, а не клеткам человека.