Ученые исследовали, как бактерии контролируют синтез ДНК-прекурсоров с использованием белка NrdR — это может стать основой для создания новых селективных препаратов против устойчивых патогенов без негативного воздействия на организм хозяина.
Международная команда исследователей подробно изучила механизм, с помощью которого бактерии управляют производством прекурсоров ДНК — дезоксирибонуклеотидов (dNTP). Этот процесс критически важен для размножения и выживания микробных клеток, так как без достаточного количества dNTP они не смогут осуществлять репликацию ДНК. Ключевую роль в этом контроле играет специализированный белок-регулятор NrdR, не имеющий аналогов у эукариот, к которым относятся животные и человек. Это делает белок NrdR привлекательной мишенью для разработки новых антибиотиков, направленных исключительно на бактерии и безопасных для эукариотических организмов. Исследование опубликовано в научном журнале International Journal of Biological Macromolecules.
Группа, возглавляемая учеными из Института биоинжиниринга Каталонии (IBEC) и Молекулярного биологического института Барселоны (IBMB-CSIC), использовала сочетание методов структурной биологии, физико-химических анализов и функциональных испытаний. Исследователи получили трехмерную структуру NrdR у Escherichia coli и изучили, как его форма изменяется в ответ на различные внутриклеточные уровни нуклеотидов.
Структура NrdR и ее значение
NrdR функционирует как регулятор транскрипции генов, отвечающих за синтез фермента рибонуклеотидредуктазы (RNR) — ключевого элемента, преобразующего рибонуклеотиды в dNTP. Изменение структуры NrdR под влиянием таких метаболитов, как ATP и dATP, переключает белок между активным и репрессивным состоянием, что позволяет клетке адаптировать производство ДНК-прекурсоров в зависимости от текущих потребностей.
Детальное изучение молекулярных взаимодействий и состояния NrdR создает основу для разработки молекул-ингибиторов, способных нарушать этот контроль и снижать способность бактерий к размножению или полностью останавливать его. Поскольку данный регулятор отсутствует в человеческих клетках, такие соединения могут иметь высокую селективность и низкую цитотоксичность.
Нацеливание на ключевой регуляторный элемент, подобный NrdR, может ослабить патогенные бактерии или вернуть их восприимчивость к существующим антибиотикам.
Фото: hi-tech.mail.ru