Naučnici snimili kako bakterije grade zaštitni omotač otporan na antibiotike

Tim naučnika sa Instituta za nauku i tehnologiju Nara (NAIST) u Japanu otkrio je kako protein SurA prenosi gradivne komponente do sklopa BAM, koji ih ugrađuje u spoljnu membranu bakterija. Rad će biti objavljen u časopisu Nature Communications 4. septembra 2026. godine.

Gram-negativne bakterije izazivaju brojne infekcije koje je teško liječiti zbog visoke otpornosti na antibiotike. Njihova spoljna membrana djeluje kao zaštitna barijera i sadrži specijalizovane proteine zadužene za transport hranljivih materija i praćenje spoljne sredine. Ti proteini se ugrađuju u membranu uz pomoć proteina SurA, koji ih preuzima u nesavijenom obliku, i kompleksa BAM (beta-bure sklapanje mašinerije), koji ih pravilno savija i ugrađuje.

Iako je mehanizam djelovanja kompleksa BAM dobro poznat, do sada nije bilo jasno kako SurA fizički predaje svoj teret ovom sklopu. Istraživanje koje je vodio docent Rjodži Mijazaki iz NAIST-a to je razjasnilo koristeći krio-elektronsku mikroskopiju za vizuelizaciju kompleksa SurA-BAM.

Analiza je pokazala dva različita oblika strukture, ali je jedan dio molekula SurA, takozvani P2 domen, ostao nedovoljno vidljiv zbog svoje pokretljivosti. Istraživači su zato unijeli određene mutacije koje su stvorile disulfidne veze između SurA i BAM na tačno izračunatim pozicijama, čime su stabilizovali pojedine oblike molekula za dalju analizu.

Ovim pristupom tim je uspio da snimi četiri različita strukturna stanja SurA vezanog za BAM, što pokazuje kako se ovaj protein preoblikuje da bi predao svoj teret. „Naše strukturne i biohemijske analize otkrile su ključne aspekte mehanizma prenosa posredstvom SurA i BAM. Četiri identifikovane krio-EM strukture pokazuju da SurA prolazi kroz velike promjene oblika kako bi prenio proteine na BAM", objasnio je Mijazaki.

Poređenje struktura pokazalo je da se dio molekula SurA koji nosi teret postepeno približava kompleksu BAM, dok njegova dva pokretljiva dijela, nazvana P1 i P2, mijenjaju oblik na različite načine. Domen P1 reguliše funkciju centralnog dijela, dok domen P2 stupa u interakciju sa komponentom kompleksa BAM nazvanom BamE, pomažući da se SurA približi sklopu. Kada je ta interakcija poremećena, ugradnja proteina u membranu bila je smanjena, što potvrđuje njen značaj.

Istraživači navode da bi razumijevanje ovog mehanizma moglo pomoći u pronalaženju novih načina da se oslabi zaštitna barijera bakterija otpornih na antibiotike. „Spoljna membrana je glavna zaštitna barijera gram-negativnih bakterija i doprinosi njihovoj otpornosti na mnoge antibiotike. Razumijevanje kako se ovi proteini sklapaju moglo bi nam pomoći da pronađemo nove načine da oslabimo tu barijeru i suzbijemo patogene i na antibiotike otporne bakterije", zaključio je Mijazaki.