Один атом контролирует подвижность, необходимую для бактериальной инфекции

Бактерии могут плавать с помощью жгутиков и «ходить» по твёрдым поверхностям с помощью пилей — волокнистых ножек. Именно эта подвижность позволяет патогенным бактериям, таким как Pseudomonas aeruginosa, вызывать инфекции (например, менингит или внутрибольничную пневмонию), которые могут привести к смерти.

Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что один атом кальция контролирует, как бактерии «ходят». Изучив структуру белка PilY1 у Pseudomonas aeruginosa, они нашли участок, блокировка которого останавливает движение бактерии. Это открытие указывает на ключевой этап процесса заражения и может стать мишенью для новых лекарств.

«Когда доходит до сути, один-единственный атом решает всё», — говорит старший автор работы Мэтью Р. Рединбо.

У бактерий есть два молекулярных мотора (АТФазы): один выдвигает пили («ногу»), другой — втягивает её обратно. Ранее было неясно, как эти процессы координируются, чтобы не происходили одновременно.

Учёные определили кристаллическую структуру белка PilY1 с помощью рентгеновской дифракции. В структуре обнаружился важный сайт связывания атома кальция.

• Когда белок лишали возможности связывать кальций, бактерии не могли образовывать пили.
• Когда белок «обманывали», заставляя думать, что он постоянно связан с кальцием, бактерии образовывали пили, но не могли их втянуть, оказываясь парализованными.

Вывод: связывание одного атома кальция с белком PilY1 необходимо для выдвижения пили, а его высвобождение — для втягивания. Таким образом, внеклеточный белок с помощью одного атома кальция координирует работу моторов внутри клетки.

Сейчас исследователи изучают механизм этой «дальней коммуникации» с помощью генетики и биохимии.