Cercetătorii descoperă modul în care bacteriile își construiesc barierele rezistente la antibiotice
Bacteriile Gram-negative sunt responsabile pentru numeroase infecții greu de tratat, datorită rezistenței lor ridicate la antibiotice.
Acești patogeni au o membrană exterioară, care funcționează ca o barieră protectoare. Membrana exterioară acționează ca o interfață a celulei cu mediul exterior și conține proteine specializate ce îndeplinesc funcții variate, cum ar fi transportul nutrienților și percepția mediului. Localizarea acestor proteine ale membranei exterioare se realizează prin acțiunea combinată a mai multor jucători cheie, inclusiv chaperonul SurA și complexul de asamblare a β-barrelului (BAM).
SurA acționează ca un chaperon periplasmic, legând proteinele membranei exterioare (OMPs) desfăcute și livrându-le către BAM, unde sunt corect pliate și inserate în membrana exterioară. Deși multe aspecte ale asamblării OMP mediate de BAM sunt bine înțelese, modul în care SurA își transferă fizic încărcătura OMP către BAM rămâne neclar.
Un studiu recent, condus de Ryoji Miyazaki de la Nara Institute of Science and Technology (NAIST) din Japonia, a avut ca scop completarea acestei lacune în cunoștințe. Lucrările lor, care vor fi publicate în Nature Communications pe 4 septembrie 2026, arată că SurA adoptă multiple conformații în asociere cu BAM și identifică interacțiuni care pot ajuta la mișcarea încărcăturii OMP către mașinăria de asamblare. Lucrarea a fost coautorizată de Hidetaka Kohga, Nami Matsuoka, Wataru Yoshimoto, Yutaro S. Takahashi și Tomoya Tsukazaki de la NAIST; Yuki Maruno și Takuya Shiota de la Universitatea din Miyazaki, Japonia; Dede Heri Yuli Yanto și Yudhi Nugraha de la Agenția Națională de Cercetare și Inovare, Indonezia; și Hideki Shigematsu de la Institutul Japonez de Cercetare a Radiației Sincronizate, Japonia.
Cercetătorii au utilizat microscopie electronică crio (cryo-EM) pentru a vizualiza complexul SurA–BAM. Analiza cryo-EM a relevat două structuri distincte în care fie domeniul de bază SurA singur, fie domeniile de bază și P1 au fost rezolvate. Deoarece domeniul flexibil P2 a rămas nerezolvat, cercetătorii au introdus mutații specifice în SurA pentru a crea legături disulfide la poziții calculate cu atenție între SurA și BAM, stabilizând anumite conformații pentru analiza structurală.
Această abordare a permis echipei să captureze patru instantanee structurale distincte ale SurA legat de BAM (numai Core, P1 vizibil, P2 vizibil și P1/P2 vizibil), ilustrând cum SurA se reconfigurează pentru a asista livrarea OMP. „Analizele noastre structurale și biochimice au relevat aspecte cheie ale mecanismului de livrare mediat de SurA–BAM. Cele patru structuri cryo-EM identificate sugerează că SurA suferă schimbări conformaționale mari pentru a transfera substraturile OMP către BAM,” explică Dr. Miyazaki.
Comparația structurală a arătat că domeniul de bază al SurA, care poartă încărcătura, se apropie progresiv de BAM, în timp ce cele două domenii flexibile, P1 și P2, adoptă conformații diferite. Domeniul P1 pare să regleze funcția domeniului de bază, iar domeniul P2 interacționează cu o componentă BAM numită BamE, ajutând la poziționarea SurA mai aproape de mașinăria de asamblare. Disruptarea acestei interacțiuni a redus asamblarea OMP, subliniind importanța acesteia.
Pentru că acest sistem de livrare este esențial pentru construcția membranei exterioare, ar putea reprezenta și ținte potențiale pentru agenți antibacterieni. „Membrana exterioară este o barieră protectoare majoră a bacteriilor Gram-negative și contribuie la rezistența lor la multe antibiotice. Înțelegerea modului în care OMP-urile sunt asamblate ar putea, prin urmare, să ne ajute să identificăm modalități noi de a slăbi această barieră și de a combate bacteriile patogene sau rezistente la antibiotice,” concluzionează Dr. Miyazaki.
