Кіріспе

Белгілер кешені бактериялық жасушалардан жалпы алғанда улы заттарды шығарады Эфлюкс-помпа - жасушалардағы қажетті емес заттарды шығаратын белсенді тасымалдаушы. Эфлюкс насостары бактериялардың антибиотиктерді алып тастау қабілеті үшін маңызды компонент болып табылады. Эффлюс ауыр металдардың, органикалық ластаушылардың, өсімдіктер өндіретін қосылыстардың, кворумды сезгіш сигналдардың, бактериялық метаболиттердің және нейротрансмиттерлердің қозғалысы болуы мүмкін. Барлық микроорганизмдерде, бірнеше ерекшеліктермен, геномында эфлюкс насостарын кодтайтын өте жақсы сақталған ДНҚ тізбектері бар. Эфлюкс насостары микроорганизмдерден заттарды белсенді түрде жылжытады, бұл процес активті эфлюкс деп аталады, ол ксенобиоттық метаболизмнің маңызды бөлігі болып табылады. Бұл белсенді ағынды механизм бактериялардың бактериялық түрлеріндегі патогендерге төзімділіктің әртүрлі түрлеріне жауап береді, ең бастысы антибиотиктерге төзімділік, өйткені микроорганизмдер цитоплазмадан токсиндерді клеткадан тыс ортаға аудару үшін ағынды насостарды бейімдеген болуы мүмкін. Эфлюкс жүйелері энергияға тәуелді механизм (активті тасымалдау) арқылы жұмыс істейді, олар арнайы эфлюкс сорғылары арқылы қажетсіз улы заттарды сорғылайды. Кейбір ағынды жүйелер дәрілік заттарға тән, ал басқалары шағын көп дәрілік заттарға төзімділік (SMR) тасымалдаушыларымен бірнеше дәрілік заттарды қабылдай алады. Эфлюкс насостары - барлық түрдегі жасушалардың цитоплазмалық мембранасында орналасқан ақуыздық тасымалдаушылар. Олар белсенді тасымалдаушылар, яғни олардың функцияларын орындау үшін химиялық энергия көзі қажет. Кейбіреулері аденозин трифосфат гидролизі энергия көзі ретінде пайдаланылатын алғашқы белсенді транспортерлер, ал басқалары екіншілік белсенді транспортерлер (унипортерлер, симпортерлер немесе антипортерлер) болып табылады, онда көлік сутек немесе натрий иондарын жасушаға сорғылау арқылы құрылған электрохимиялық потенциалдық айырмашылықпен үйлесімді.

Құрылымы

Эфлюкс насостары әдетте сыртқы мембраналық протеиннен, ортаңғы периплазмалық протеиннен, ішкі мембраналық протеиннен және трансмембраналық каналдан тұрады. Трансмембраналық канал жасушаның сыртқы мембранасында орналасқан. Сондай-ақ, канал басқа екі ақуызға: периплазмалық мембрана ақуызына және интегралды мембраналық тасымалдағышқа байланады. Периплазмалық мембрананың ақуыздары мен жүйенің ішкі мембраналық ақуыздары каналдың ашылуы мен жабылуын басқару үшін біріктіріледі. Токсин ішкі мембрананың осы протеиніне байланғанда, ішкі мембрананың протеиндері биохимиялық каскадты пайда етеді, ол периплазмалық мембрананың протеиніне және сыртқы мембрананың протеиніне арнаны ашу және токсинді жасушадан шығару үшін сигналдарды жібереді. Бұл механизм ішкі мембраналық тасымалдаушы арқылы H+ ионына токсиннің ауысуы арқылы пайда болатын энергияға тәуелді, ақуыз-ақуыз өзара әрекеттесуін қолданады. AcrAB TolC сорғының толық құрастырылған in vitro және in vivo құрылымдары криоЭМ және криоЭТ әдістерімен анықталды.

Функция

Антибиотиктер ағынды жүйелердің клиникалық тұрғыдан маңызды субстраттары болса да, ағынды насостардың көпшілігі басқа табиғи физиологиялық функцияларға ие болуы ықтимал. Мысалдарға мыналар жатады: E. coli AcrAB efflux жүйесі, оның физиологиялық рөлі - сары қышқылдар мен май қышқылдарын олардың уыттылығын төмендету үшін сорғылау. Streptomyces pristinaespiralis- тегі MFS- тегі Ptr сорғысы I және II пристинамициндер өндірісін іске қосқанда, осы организм үшін аутоиммунды сорғы болып көрінеді. E. coli бактериясындағы AcrABTolC жүйесі E. coli бактериясының мембранасындағы кальций арнасы компоненттерінің тасымалдауында рөл атқарады деп күтілуде. MtrCDE жүйесі Neisseria gonorrhoeae ректальді изоляцияларының фекальды липидтеріне қарсы тұруын қамтамасыз ету арқылы қорғаныш қызметін атқарады. Erwinia amylovora AcrAB efflux жүйесі осы организмнің вируленттілігі, өсімдік (орындық) отарлануы және өсімдік токсиндеріне төзімділігі үшін маңызды. P. aeruginosa- ның MexXY OprM көп дәрілік эффлюс жүйесінің MexXY компоненті PA5471 ген өнімінің көмегімен рибосомаларды нысанаға алатын антибиотиктермен индукцияланады. Эфлюкс насостары биофильмнің пайда болуына әсер ететіндігі де дәлелденді. Алайда, мұндай сорғылардың субстраттары және олардың ағып кету белсенділігінің өзгерістері биофильмнің пайда болуына тікелей немесе жанама әсер ете ме, жоқ па, әлі анықталмаған. Эффлюкс жүйелерінің табиғи субстраттардан басқа көптеген қосылыстарды тану қабілеті, мүмкін, субстратты тану классикалық фермент субстратты немесе лиганд рецепторларын танудағыдай, анықталған химиялық қасиеттерге емес, гидрофобтылық, хош иістілік және ионданатын сипаттағы физикалық-химиялық қасиеттерге негізделгендіктен болуы мүмкін. Антибиотиктердің көпшілігі гидрофильді және гидрофобты сипаттағы амфифильді молекулалар болғандықтан, оларды көптеген ағынды сорғылар оңай таниды.

Ингибиторлар

Қазіргі уақытта антибиотиктермен бірге қолданылатын препараттарды әзірлеу үшін бірнеше сынақтар жүргізілуде, олар антибиотиктердің ағып кетуі арқылы экструзияның ингибиторлары ретінде әрекет етеді. Әзірге емдік мақсатта пайдаланылатын ағынды суды бұзатын препараттар бекітілмеген, бірақ олардың кейбіреулері клиникалық оқшаулауларда және жасушалық биология зерттеулерінде ағынды суды бұзатын сорғылардың таралуын анықтау үшін қолданылады. Мысалы, верапамил П- гликопротеин арқылы ДНҚ- мен байланысатын флюорофорлардың ағынын бұғаттау үшін қолданылады, осылайша флуоресцентті жасушаларды ДНҚ-ның мазмұнына қарай сұрыптауды жеңілдетеді. Әртүрлі табиғи өнімдер бактериялық ағынды сорғыларды тежеуге қабілетті, соның ішінде каротиноидтар - капсантин мен капсорубин, флавоноидтар - ротенон және хризин. Кейбір нанобөлшектер, мысалы мырыш оксиді, бактериялық ағынды сорғыларды тежеуге қабілетті.