Кальций может укрепить связь между стафилококком и кожей
Новое исследование показало, что золотистый стафилококк, разновидность бактерий, которые могут вызывать стафилококковые инфекции, очень прочно связывается с белками кожи человека. Выяснение того, как разорвать связь SdrD золотистого стафилококка с белками DSG-1 человека, может помочь исследователям разработать новые методы лечения.
Некоторые микробы могут быть довольно цепкими
Золотистый стафилококк, вид бактерий, вызывающий стафилококковые инфекции, прикрепляется к коже человека с помощью одной из самых прочных биологических связей, когда-либо зарегистрированных, сообщают исследователи в сентябре «5 Достижений науки» . Это мощное воздействие усиливается благодаря минералу кальцию, который предотвращает вымывание бактериальных клеток с кожи.
«Приток кальция к поврежденной коже, такой как порез или экзема, — это “способ ускорить рост вашей кожи”, — говорит Рафаэль Бернарди, биофизик из Обернского университета в Алабаме. Но “механизм, который мы используем для устранения синяков, — это тот же механизм, которым пользуются бактерии, чтобы лучше прикрепляться к нашей коже”.
Распространенный кожный микроб S. aureus может проникать в организм через порезы и царапины, вызывая кожные инфекции, такие как целлюлит, или опасные для жизни системные инфекции, когда стафилококк распространяется на другие части тела. Разрушение сверхпрочной связи между стафилококком и кожей может помочь исследователям разработать новые методы лечения.
Бернарди и его коллеги использовали микроскопию и компьютерное моделирование для анализа молекулярного взаимодействия между бактериальным белком SdrD и человеческим белком DSG-1 в лабораторных чашках. В присутствии кальция эти два белка могли выдерживать воздействие, превышающее 2 наноньютона, или 2 миллиардные доли ньютона.
«Мы не знаем ни одной [биологической] связи, которая была бы прочнее этой, без ковалентной связи”, — говорит Бернарди, — «когда два атома обмениваются электронами«.
По словам Бернарди, механические силы, действующие внутри ячейки, обычно слабее и измеряются не более чем десятками пиконьютонов (тысячная доля наноньютона). Например, для расщепления белков, которые помогают мышцам сокращаться, может потребоваться от 60 до 80 пиконьютонов. Но SdrD и DSG-1 сцепляются друг с другом примерно в 20 раз прочнее. На молекулярном уровне крошечные бактерии “могут захватывать больше, чем могут поднять ваши мышцы”, — говорит Бернарди.
На коже людей часто живут разные штаммы стафилококка, и неясно, есть ли различия в силе связывания между штаммами. Тем не менее, предотвращение связывания SdrD и DSG-1 может облегчить лечение стафилококковых инфекций.
Некоторые устойчивые к антибиотикам штаммы, такие как MRSA, могут образовывать биопленки — защитный слизистый слой, который образуется вокруг скоплений бактерий и может затруднять лечение инфекций. Но если отдельные клетки никогда не прикрепляются к коже, говорит Бернарди, то биопленка не может развиться, и иммунные клетки или антибиотики могут нанести смертельный удар.