Американские ученые на наноуровне выяснили, как действуют ионы серебра на бактерии, в том числе устойчивые к антибиотикам. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology. Антимикробные свойства серебра известны на протяжении веков, хотя до сих пор во многом остается загадкой, как именно серебро убивает бактерии. Традиционно исследования антибактериального эффекта серебра ограничивались сравнением свойств организмов, обработанных препаратами, содержащими серебро, с контрольными. Однако это давало только количественную оценку, не позволяя понять сам физический механизм действия металла на микроорганизмы.
Американские ученые из Арканзасского университета разобрали процесс действия ионов серебра на белки живых бактерий на молекулярном уровне. Для этого они использовали продвинутую технику визуализации — метод фотоактивированной локализационной микроскопии с отслеживанием одиночных частиц — для наблюдения во времени динамики определенных белков в кишечных палочках Escherichia coli, являющихся модельным организмом для микробиологических исследований. Ученые ожидали увидеть, что ионы серебра будут замедлять активность бактерий, однако увидели обратное — ионы серебра ускорили диффузионную динамику белков.
"Известно, что ионы серебра могут подавлять и убивать бактерии, поэтому мы ожидали, что при обработке серебром в бактериях все процессы замедлятся. Но неожиданно мы обнаружили, что динамика белка ускорилась", — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, доцента физики Йон Вана (Yong Wang). Изучив поведение белков более внимательно, ученые заметили, что ионы серебра вызывают разделение парных нитей ДНК в бактериях и ослабление связи между белком и ДНК. Калориметрические анализы подтвердили, что ДНК и ионы серебра взаимодействуют напрямую.
"В таком случае можно объяснить более быструю динамику белков, вызванную серебром, — говорит Ван. — Когда белок связан с ДНК, он медленно движется в бактериях вместе с ДНК, которая является огромной молекулой. Напротив, при обработке серебром белки отпадают от ДНК, перемещаясь сами по себе и, следовательно, двигаются быстрее". Ван и его коллеги наблюдали разделение нитей ДНК, вызванное ионами серебра еще во время своего предыдущего исследования, которое они проводили с изогнутыми ДНК. Тогда эксперимент заключался в том, чтобы, повышая напряженность в изогнутых нитях ДНК сделать их более восприимчивыми к взаимодействию с другими химическими веществами, включая ионы серебра.
"В конечном итоге мы хотим использовать новые знания, полученные в результате этого проекта, для создания более эффективных антибиотиков на основе наночастиц серебра", — сказал Ван. Ученые надеются, что их результаты помогут созданию препаратов на основе наночастиц серебра для борьбы с так называемыми "супербагами" — бактериями, устойчивыми к обычным антибиотикам — которые в последние годы стали представлять реальную угрозу общественному здоровью в глобальном масштабе.
