Текст уведомления здесь

Российские биологи «взломали» защиту устойчивых к лекарствам грибков

В МГУ обнаружили новые элементы устойчивости патогенных грибов к противогрибковым лекарственным препаратам.
Добавить в закладки
Комментарии

Среди грибов, как и среди бактерий, распространяется устойчивость к медицинским препаратам. Ученые из НИИ Физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского (НИИФХБ) МГУ исследовали их реакцию на вещества, потенциально способные отключить центральный механизм этой защиты, однако неожиданно обнаружили новые «линии обороны». Липофильные катионы, которые нейтрализуют белки, удаляющие из клеток опасные токсины, усиливают производство этих белков, сводя на нет эффективность лекарств. Об этом биологи пишут в статье, опубликованной журналом Scientific Reports.

Проблема распространения устойчивости бактерий к антибиотикам становится актуальнее с каждым годом. Параллельно им и многие патогенные грибы вырабатывают средства защиты от использующихся в медицине препаратов-антимикотиков. Один из таких механизмов использует АВС-переносчики (ABC Transporters) — мембранные белки обширного и весьма древнего семейства. У прокариот они обеспечивают поглощение веществ из окружающей среды, а клеткам эукариот позволяют избавляться от токсинов, выбрасывая их наружу.

Появление АВС-белков, способных транспортировать через мембрану наружу молекулы разных противогрибковых препаратов, обеспечивает грибам множественную устойчивость к действию лекарств и делает лечение малоэффективным. Ученые ищут средства обойти эту защиту, и несколько лет назад Дмитрий Кнорре и его коллеги из НИИФХБ МГУ обнаружили, что для этого можно использовать алкил-родамины. Эти соединения широко используются в качестве безвредных флуоресцентных красителей, легко проникая через мембраны. Однако АВС-белки принимаются активно выводить их из цитоплазмы наружу, что позволяет загрузить их ненужной работой, а молекулам антимикотика — накапливаться в клетках.

Как правило, этот процесс ведет к запуску нового ответа клетки: обнаружив избыток потенциально опасных веществ, она усиливает синтез АВС-переносчиков. Однако ученые предполагали, что алкил-родамины не должны вызвать этой дополнительной реакции, так как липофильные, несущие слабый положительный заряд молекулы быстро пробираются и накапливаются в отрицательно заряженных митохондриях. Их концентрация в цитоплазме остается не слишком велика.

Чтобы выяснить, возникает ли у грибов компенсаторный ответ, исследователи получили генетически модифицированную линию дрожжей, у которых к гену основного АВС-переносчика был добавлен фрагмент флуоресцентного белка, позволяющий отслеживать уровень синтеза этих транспортных молекул. Затем такие клетки обрабатывали липофильными катионами С12ТРР. В результате выяснилось, что дрожжи все-таки усиливают производство АВС-белков, а вместе с тем — и устойчивость к антимикотикам. Ученым еще предстоит установить, каким образом они обнаруживают присутствие молекул внутри митохондрий, и, видимо, найти средства обойти и этот уровень защиты патогенов от фармпрепаратов.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Слизевики травят бактерий цинком

В этом клетки этих необычных организмов сходны с человеческими макрофагами.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудница Института цитологии РАН Вера Калинина вместе с учеными из Женевского университета исследовала необычную стратегию охоты на микроорганизмы слизевика Dictyostelium discoideum. Его клетки закачивают ионы цинка Zn2+ в специальные органеллы, куда затем доставляют захваченные бактериальные клетки, и убивают микробов повышенной концентрацией этого металла. Такой механизм избавления от микроорганизмов ранее был известен только для фагоцитов животных, в том числе макрофагов млекопитающих. С препринтом научной статьи можно ознакомиться на сервере biorXiv.

Слизевики — необычная сборная группа организмов, которую иногда относят к простейшим. Это организмы из множества клеток, которые при необходимости могут отделяться друг от друга и жить самостоятельно. Клетки слизевиков больше всего похожи на амеб и питаются сходным образом — захватывают бактерии и переваривают их. Если амебы объединяются в колонию, пищу добывают не все клетки. То есть между составляющими слизевика появляется примитивное «разделение труда», а это один из первых шагов на пути к настоящей многоклеточности.

Захват и поглощение бактерий происходит путем фагоцитоза: часть тела клетки подается к поедаемому объекту, окружает его со всех сторон и в конечном счете погружает в саму клетку. Так фагоцитированный объект оказывается окружен мембраной и теперь вместе с ней составляет органеллу под названием фагосома. Затем с фагосомой сливается мембранный мешочек с пищеварительными ферментами и некоторыми другими веществами внутри — лизосома. Вместе они образуют пищеварительную вакуоль, в которой еда (в данном случае бактериальная клетка) погибает, если она еще жива, и буквально разбирается на части.

В человеческом и во многих других сложно устроенных организмах фагоцитозом занимаются специальные клетки. Один из их типов — макрофаги. Эти клетки иммунной системы захватывают и нейтрализуют потенциально опасные бактерии. Несколько лет назад стало известно, что нейтрализация бактерий происходит во многом за счет отравления их цинком. Макрофаги накачивают ионы этого металла в фагосомы за счет действия цинковых транспортеров — белков, переносящих ионы Zn2+ через клеточные мембраны с затратой энергии. Однако бактерии, в частности возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis, разработали стратегии защиты от убийства макрофагами. Они имеют собственные белки-транспортеры, «выбрасывающие» Zn2+ из их клеток. [ ... ]

Читать полностью

Таяние вечной мерзлоты благоприятно повлияет на самые распространенные леса России

Произрастающие на мерзлотных почвах лиственницы испытывают дефицит целого ряда элементов, но по мере таяния мерзлоты он исчезает.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Института леса Сибирского отделения РАН и Сибирского федерального университета совместно с коллегами из Швейцарии и США обнаружили, что таяние вечной мерзлоты заметно ускоряет развитие лиственниц — их биомасса растет до 50 раз быстрее. Таким образом, текущее глобальное потепление должно заметно стимулировать зарастание лесом редколесных и безлесных пространств севера России. Соответствующая статья опубликована в Forests.

Вопреки распространенному мнению Россия в основном безлесная страна. Лишь менее половины ее территории покрыто лесами, что намного меньше, чем даже в таких плотно заселенных странах, как Южная Корея (63 процента покрыто лесами) или Япония (более 68 процентов площади покрыто лесами). Причина этого проста — более 60 процентов территории нашей страны занято вечной мерзлотой. Растения не могу извлекать из нее питательные вещества, поэтому северные части России подобны пустыне, где слой «полезной» почвы крайне тонок.

Авторы новой работы решили установить, как российские леса реагируют на такой важный аспект глобального потепления, как таяние вечной мерзлоты. В наибольшей степени это явление затрагивает самые неприхотливые леса нашей страны — лиственничные. Лиственницы занимают как притундровые зоны, где господствует вечная мерзлота и где образуются малопродуктивные редколесья (20—30 кубометров лиственничной древесины на гектар), так и светлохвойную тайгу, где биопродуктивность куда выше (до 300—350 кубометров лиственничной древесины на гектар), а между деревьями часто есть травяной покров. На лиственницы приходится почти 40 процентов площади всех российских лесов. При этом 80 процентов лиственниц нашей страны находятся в мерзлотных зонах, поэтому именно эти деревья быстрее остальных почувствуют на себе влияние глобального потепления и таяния мерзлоты.

Как показали замеры содержания азота, фосфора и калия на нескольких опытных участках вблизи поселка Тура (Эвенкия) и в Красноярске, концентрация всех этих трех элементов в хвое лиственницы увеличивается на более теплых почвах. Причем на холодных, мерзлотных, почвах концентрация их в молодой хвое поначалу даже выше, чем на теплых, но быстро убывает по мере роста деревьев. [ ... ]

Читать полностью

Российские ученые заморозили сперму редкого кота

Сохранение семени амурского лесного кота поможет увеличить численность этих животных, чьи самки дерутся с самцами даже в сезон размножения.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из Института цитологии и генетики СО РАН и Института проблем эволюции и экологии РАН провели успешную криопресервацию спермы амурского лесного кота Prionailurus bengalensis euptilurus (подвид бенгальской кошки). Сперматозоиды после размораживания сохранили способность двигаться и оплодотворять яйцеклетки домашних кошек (Felis catus). Криопресервация семени амурского лесного кота поможет увеличить число особей этого вида. Статья об исследовании опубликована в научном журнале Reproduction in Domestic Animals.

Одна из причин сокращения численности различных видов диких кошек — их бесплодие. Качество семени самцов рысей, гепардов и прочих кошачьих ухудшается: в нем падает концентрация жизнеспособных, нормально двигающихся сперматозоидов. Технологии искусственного оплодотворения позволяют отбирать лучшие клетки и тем самым повышать эффективность размножения редких кошачьих в неволе, а затем выпускать их в дикую природу. Для этого требуется иметь запас спермы нужного вида. Для его создания используют криопресервацию семени, то есть его быстрое и глубокое замораживание.

Технология отработана на самых «популярных» видах, в частности на домашних кошках. Теперь с ее помощью исследователи попытались заморозить сперматозоиды амурского лесного кота без существенной потери их жизнеспособности. Сперму брали методом электроэякуляции (животному, находящемуся под общим наркозом, вводят зонд с электродами в прямую кишку и по ним подают напряжение) из эпидидимисов (аналогов придатков яичка у человека) пяти самцов этого вида. В качестве контроля использовали сперму из эпидидимисов пяти домашних котов (эти органы брали из ветеринарных клиник Новосибирска после кастрации животных). В результате стерилизации нескольких самок Felis catus получили яичники, из которых извлекли яйцеклетки. Поскольку сперму амурских лесных котов получали в питомнике в Черноголовке, а остальные манипуляции проводили в Новосибирске, все образцы семени животных этого вида заморозили со смесью-криопротектором и держали при температуре -196 градусов по Цельсию около недели. Часть спермы домашних котов тоже заморозили.

После разморозки (10 секунд при температуре около 25 градусов по Цельсию, 30 секунд при 37 градусах по Цельсию) часть семени самцов обоих видов исследовали с помощью конфокального микроскопа. К сперме в этом случае добавили два красителя: один светился зеленым в живых сперматозоидах, другой — красным в мертвых. Так оценили концентрацию клеток (миллионов на микролитр), их форму и подвижность. То же проделали и для спермы домашних котов, которую не замораживали. Остальную сперму использовали для оплодотворения яйцеклеток домашних кошек: в их культуры добавляли по 20 микролитров спермы (в таком объеме содержался примерно миллион сперматозоидов). После этого ученые подсчитали, в каком проценте случаев образовались зиготы (оплодотворенные яйцеклетки), и давали им развиваться еще пять дней. [ ... ]

Читать полностью