Bacterii persistente Cum intră stafilococi în organism

Agenți patogeni obișnuiți: cum se acumulează stafilococi în organism

Cercetătorii germani au descifrat mecanismul fizic prin care un agent patogen comun se leagă de molecula țintă din corpul uman. Noile descoperiri sunt cruciale pentru controlul acestor bacterii.

Legile fizicii

Bacteriile au dezvoltat strategii sofisticate pentru a stabili și a se multiplica în gazdele lor. Rolul jucat de legile fizicii este arătat într-un studiu publicat în revista "Science". Folosind exemplul de stafilococi, echipa de cercetare a investigat persistența mecanică extraordinară a bacteriilor în legarea proteinelor la moleculele țintă ale gazdei lor. Oamenii de stiinta au reusit sa decodeze mecanismul fizic prin care agentul patogen se ataseaza moleculei sale tinta. În plus, ele reprezintă procesul în precizie fără precedent.

Cercetătorii au reușit să descifreze mecanismul fizic prin care un agent patogen comun se leagă de țintă în corpul uman. Noile descoperiri ar putea contribui la dezvoltarea de noi terapii. (Imagine: Alexander Raths / fotolia.com)

Stafilococii sunt cauza multor boli infecțioase

Stafilococii sunt cauza multor boli infecțioase la om și la animale. Acestea pot provoca atât otrăviri provocate de alimente, cât și boli infecțioase ", explică Institutul Federal pentru Evaluarea Riscurilor (BfR) pe site-ul său web.

Acestea produc adesea infectii purulente ale plagilor si alte infectii purulente la om. De exemplu, bacteriile sunt adesea responsabile pentru inflamația nasului.

Stafilococii pot duce, de asemenea, la așa-numitul sindrom de șoc toxic.

Experții în domeniul sănătății sunt deosebit de preocupați de tulpinile rezistente la medicamente multidrucite, cum ar fi Staphylococcus aureus (MRSA) rezistent la meticilină, care sunt adesea rezistente la antibiotice.

Insights care nu au fost posibile înainte

Ca parte a studiului curent au Lukas Milles și profesorul Hermann Gaub de la Facultatea de Fizică de la Ludwig-Maximilians-University (LMU), în colaborare cu Universitatea din Illinois (SUA), cercetătorii forțelor fizice între o proteină de adeziune a unui agent patogen și molecula țintă umană Se măsoară la singura moleculă in vitro prin intermediul microscopiei forței de scanare.

În plus, au calculat interacțiunea tuturor atomilor implicați într-un supercomputer deosebit de puternic, se spune într-o declarație.

"Această schimbare de paradigmă oferă perspective care nu au fost posibile înainte", spune Gaub. De exemplu, pe supercomputerul Blue Waters din Illinois, unul dintre cele mai puternice computere din lume cu 900.000 de procesoare, s-au executat simulări dinamice moleculare paralele pentru a decoda interacțiunea complexă.

Forța cu care agentul patogen se leaga de molecula țintă, cercetătorii au fost surprinși: „Puterea de lipire mecanică a unui singur complex ligand-receptor a atins o forță de aproximativ două nano-Newton. Aceasta este o stabilitate extraordinară comparabilă cu forța legăturilor covalente dintre atomi, cele mai puternice forțe moleculare pe care le cunoaștem ", explică Gaub.

Bacteria utilizează un mecanism neobișnuit

Studiul arată că proteina de adeziune a bacteriei încorporări datorită geometriei sale, molecula țintă într-o rețea de legături de hidrogen, care este mai mult dominat de scheletul peptidic ca a catenelor laterale.

Sub forța nenumăratelor interacțiuni locale mici, aceste legături sunt rigidizate în geometria de forfecare cooperativă, așa cum se numește principiul fizic subiacent.

"Această geometrie poate rezista forțelor extreme deoarece toate legăturile ar trebui rupte în paralel pentru a separa ținta", spune Milles.

O analogie simplificată este două benzi Velcro care sunt dificil de separat atunci când sunt trase de la capetele opuse.

"Bacteria folosește un mecanism neobișnuit, dar este foarte sofisticat și îi oferă avantaje decisive", a spus Gaub.

Deoarece mecanismul se concentrează asupra catenei peptidice, care este similară pentru fiecare proteină, stabilitatea ridicată poate fi realizată pentru un spectru larg de peptide țintă.

Astfel, forța fizică extremă a sistemului este în mare măsură independentă de secvența și proprietățile biochimice ale țintă.

Fundații pentru dezvoltarea de noi terapii

"Bacteriile bolnave adera la moleculele țintă ale gazdei lor cu persistență mecanică excepțională", explică Gaub.

"Înțelegerea mecanismelor fizice care stau la baza acestei adeziuni încăpățânate la nivel molecular este critică pentru combaterea unor astfel de invadatori", a spus expertul.

Astfel, studiul a pus bazele dezvoltării de noi terapii pentru infecții cu stafilococi. (Ad)