Бактерии рода Pandoraea изучены мало, и их название отсылает к мифу о ящике Пандоры — символу непредсказуемых угроз.

Мы работали с устойчивой к антибиотикам бактерией, — говорит Елена Херцог, ведущий автор исследования и аспирантка в группе Кристиана Хертвека из Института Лейбница.

Но, как часто бывает в природе, даже патогенные организмы несут не только вред. Pandoraea — это не просто угроза. Они производят вещества, которые сами убивают бактерии.

До сих пор о молекулярных свойствах этих бактерий почти ничего не знали.

Известно лишь, что они встречаются в природе и могут быть патогенны — их находили в легких пациентов с муковисцидозом или сепсисом, — объясняет Херцог.

Битва за железо

Железо критически важно для жизни, в том числе для бактерий. Оно входит в состав ферментов и участвует в дыхании клеток.

Но в организме человека его мало, и микробам приходится бороться за каждый атом. Многие вырабатывают сидерофоры — молекулы, которые захватывают железо и доставляют его в клетку.

Сидерофоры — это маленькие молекулы, которые бактерии выделяют, чтобы найти и захватить железо. Без него они не могут расти, поэтому сидерофоры работают как «металлоискатели», помогая выживать в бедной железом среде.

Раньше не было известно, как Pandoraea выживают в такой конкурентной среде, — говорит Херцог.

Ученые нашли ответ. С помощью биоинформатики они обнаружили ген pan, кодирующий фермент для производства сидерофоров. Методами масс-спектрометрии и ЯМР-спектроскопии выделили два новых вещества — пандорабактины A и B. Они связывают железо и помогают бактериям выживать в условиях дефицита.

Результаты опубликованы в издании Angewandte Chemie International Edition.

Но это еще не все. Оказалось, что пандорабактины лишают железа других бактерий, подавляя рост Pseudomonas, Mycobacterium и Stenotrophomonas. Анализ мокроты пациентов с муковисцидозом показал: наличие гена pan меняет состав микробиома легких.

Пока рано говорить о медицинском применении, — подчеркивает Херцог.

Но исследование раскрыло механизмы, которые позволяют Pandoraea выживать в организме и конкурировать за ресурсы.

Открытие пандорабактинов может помочь в двух направлениях:

• Антибиотики нового типа — если научиться синтезировать эти вещества, возможно, получится бороться с устойчивыми инфекциями.
• Понимание микробиома — исследование показывает, как бактерии манипулируют средой, что важно для лечения хронических заболеваний легких.

Исследование не объясняет, почему пандорабактины не убивают саму Pandoraea. Если бактерия производит вещество, отнимающее железо у конкурентов, как она сама избегает его дефицита? Возможно, у нее есть защитные механизмы, которые еще не изучены.

Ранее ученые выяснили, что одни из самых смертоносных бактерий питаются кровью.