Докато проучват загадъчните и устойчиви на антибиотици бактерии Pandoraea, изследователи откриват изненадващ обрат: тези патогени не само представляват риск, но и произвеждат мощни природни съединения. Чрез изучаване на новооткрит генен клъстер, наречен pan, учените идентифицират две нови молекули Pandorabactin A и B, които позволяват на бактериите да крадат желязо от околната си среда, което им дава предимство за оцеляване в бедни на желязо места като човешкото тяло. Тези молекули също саботират конкурентните бактерии, като ги лишават от желязо, потенциално променяйки микробните съобщества при заболявания като кистозна фиброза.
Бактериите от рода Pandoraea не са били много проучени до момента. Името им напомня за кутията на Пандора от гръцката митология, която е символ на неконтролируеми опасности.
"Работим с бактерия, устойчива на антибиотици", обяснява Елена Херцог (Elena Herzog).
Тя е първият автор на публикацията и работи в Института за изследване на природни продукти и инфекциозна биология в Лайбниц (Leibniz-HKI). Но, както много неща в природата, тези патогенни бактерии нямат само отрицателни свойства.
"Бактериите Pandoraea не само крият рискове. Те също така произвеждат природни продукти с антибактериален ефект."
Въпреки високия риск за здравето, който представляват Pandoraea, техните молекулярни свойства бяха слабо проучени досега.
"Знаехме само, че тези бактерии се срещат в природата и че могат да бъдат патогенни, защото бяха открити в белодробния микробиом на пациенти с кистозна фиброза или сепсис", обяснява Херцог.
Надпреварата за желязо
Както за повечето живи организми, желязото е от съществено значение и за бактериите.
"Желязото играе централна роля в ензимите и дихателната верига на живите организми, например", обяснява Херцог.
Особено в бедни на желязо среди, като човешкото тяло, условията за достатъчно усвояване на елемента са всичко друго, но не и идеални. Поради това много микроорганизми произвеждат така наречените сидерофори: малки молекули, които свързват желязото от околната среда и го транспортират в клетката.
"Въпреки това, нямаше известна вирулентност или нишови фактори в бактериите Pandoraea , които биха могли да им помогнат да оцелеят", казва Херцог. Затова изследователският екип искаше да разбере как щамовете на Pandoraea могат да оцелеят в такава конкурентна среда.
Използвайки биоинформатични анализи, екипът идентифицира неизвестен досега генен клъстер, наречен pan. Той кодира нерибозомна пептидна синтетаза - типичен ензим за производството на сидерофори.
"Започнахме с генен клъстерен анализ и специално търсихме гени, които биха могли да бъдат отговорни за производството на сидерофори", съобщава Херцог.
Чрез целенасочено инактивиране на гени, както и методи, базирани на изследване култури от бактерии, и най-съвременни аналитични техники - включително масспектрометрия, ЯМР спектроскопия, химическо разграждане и дериватизация - изследователите от Йена успяват да изолират два нови природни продукта и да изяснят тяхната химическа структура: Пандорабактин А и В. И двата са способни да образуват комплекси с желязо и биха могли да играят важна роля в оцеляването на щамовете на Pandoraea в трудни условия.
"Молекулите помагат на бактериите да усвояват желязо, когато то е оскъдно в средата им", разказва Херцог.
По-малко желязо, по-малко конкуренти
Биологичните изследвания показват също, че пандорабактините инхибират растежа на други бактерии като Pseudomonas, Mycobacterium и Stenotrophomonas, като премахват желязото от тези конкуренти.
Анализите на проби от храчки от белите дробове на пациенти с кистозна фиброза допълнително разкриват, че откриването на клъстера от гени pan корелира с промени в белодробния микробиом. Следователно пандоробактините биха могли да имат пряко влияние върху микробните съобщества в болните бели дробове.
"Въпреки това, все още е твърде рано да се извлекат медицински приложения от тези открития", подчертава Херцог.
Въпреки това откритието предоставя важна информация за стратегиите за оцеляване на бактериите от рода Pandoraea и за сложната конкуренция за жизненоважни ресурси в човешкото тяло.
Справка: Elena Herzog, Keishi Ishida, Kirstin Scherlach, Xiuqiang Chen, Benjamin Bartels, Sarah P. Niehs, Bachar Cheaib, Gianni Panagiotou, Christian Hertweck. Antibacterial Siderophores of Pandoraea Pathogens and Their Impact on the Diseased Lung Microbiota. Angewandte Chemie International Edition, 2025; 64 (24) DOI: 10.1002/anie.202505714
Източник: Pandora’s microbes – The battle for iron in the lungs, Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology.
Още по темата
Медицина
Никога не сме сами: Трилиони малки форми на живот ни оформят, Учените ще ги хакнат за наше щастие
Медицина
Получаваме дишайки хранителни вещества от въздуха
Медицина
Нарушение на сърдечния ритъм e проследено до бактерия, скрита във венците ни
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията