Цивилизация
Каждая домохозяйка, вооруженная чистящим средством с хлорноватистой кислотой или её солями, на самом деле регулярно занимается не просто обеззараживанием, а настоящей тонкой химической технологией, вызывая нестабильность одних белков и образование комплексов других. К такому выводу пришли Урсула Якоб и её коллеги из Мичиганского университета, впервые за 200 лет истории хлорки разобравшиеся в реальном механизме её бактерицидного действия.
Оказалось, что хлорноватистая кислота нарушает трехмерную структуру белков, что делает выполнение возложенных на них функций просто невозможным.
В живых организмах белок представляет из себя не прямую нить аминокислот, образующуюся после синтеза с матричной РНК, а объемную структуру, идеально подходящую для выполнения стоящих перед ним задач. Высокая температура (обычно >45o), изменения кислотности или концентрации ионов приводят к тому, что белковый «комочек» раскручивается, а активные центры, играющие ключевую роль в биохимических реакциях, исчезают. Обратный процесс хотя и возможен, но очень редко идет в нужном направлении. Классический пример из лекции по биохимии: белок яйца, сваренного всмятку, уже никогда не станет прозрачным.
Примерно то же, по мнению Якоб, и происходит при действии хлорки с тем дополнением, что устойчивые к высоким температурам белки, а такие в нашем организме тоже есть, вместо того чтобы терять третичную структуру, начинают образовывать конгломераты, тоже никак не способствующие хорошему самочувствию бактерии.
Однако бактерии обладают системой, направленной на предотвращение такого пагубного воздействия.
Это белки шапероны, известные ещё как «белки теплового шока», встречающиеся у всех живых организмов. Основная функция шаперонов — восстановление нормальной третичной структуры поврежденных белков. Лишив кишечную палочку возможности синтезировать характерный для неё Hsp33, ученые добились большего токсического эффекта при меньшей концентрации хлорноватистой кислоты.
Причем хлорка оказалась весьма специфическим активатором этого шаперона, созданного бактериями для противостояния окислительному стрессу. В то время как, казалось бы, более опасная перекись водорода требует предшествующего нагревания клетки, хлорноватистая кислота активирует Hsp33 даже при температуре тела.
Учёные полагают, что этим феноменом можно воспользоваться, чтобы усилить антибактериальные свойства нашей собственной иммунной системы. Например, нейтрофилы — одни из самых первых «защитников», приходящих в очаг инфекции в попытке уничтожить все живое вокруг, образуют большое количество как раз перекиси водорода и хлорноватистой кислоты. Этого не всегда достаточно: как и наши собственные клетки, бактериальные могут обладать разными механизмами защиты от активных форм кислорода.
Прицельная инактивация бактериальных шаперонов дала бы нашим собственным клеткам гораздо больше шансов в борьбе с захватчиками.
Впрочем, скорой разработки новых антибактериальных препаратов на основе выявленного механизма действия ждать не стоит. Дело в том, что одно из основных условий применения антибиотиков — избирательность их действия именно на бактериальные клетки, обладающие особенной клеточной стенкой, другим белоксинтезирующим аппаратом и собственными дыхательными ферментами. Как это сделать в случае с шаперонами — неясно.
Другой, не затронутый в публикации в Cell вопрос — действие хлорки на клеточную стенку. Как и перекись, она должна нарушать стабильность мембраны, формируя поры и разрывы. Происходит ли это при ежедневной уборке — пока остается для ученых загадкой. Да и детали действия хлорки на наши собственные клетки тоже не известны, так что микробиологам предстоит ещё немало работы по изучению давно вошедшего в обиход асептика.