Раскрыта структура бактериальной кольчуги

Международная команда ученых раскрыла структуру защитного белкового слоя, который окружает многие бактерии, как миниатюрные доспехи. Их исследование, опубликованное в Nature, имеет далеко идущие последствия для понимания того, как некоторые патогенные бактерии заражают людей и животных, и может помочь в разработке новых вакцин.

До сих пор ученые мало что знали о структуре и функции этого слоя, называемого S-слоем, несмотря на то, что некоторые бактерии тратят на его построение до трети всего своего белкового производства.

Команде ученых из Великобритании, Франции и Бельгии удалось визуализировать S-слой безвредной почвенной бактерии Geobacillus stearothermophilus в масштабе до отдельного атома. Они показали, что отдельные белки защитного слоя сцепляются друг с другом, подобно кольчуге средневекового рыцаря.

Доктор Стефан Ховорка из UCL (Университетский колледж Лондона), руководивший работой в Великобритании, объясняет: «Эти белковые оболочки оставались для ученых довольно загадочными, хотя они встречаются у огромного разнообразия бактерий. Используя передовые методы визуализации, мы впервые раскрыли структуру S-слоя в мельчайших деталях, показав, что белковые субъединицы связаны между собой наподобие кольчуги. Этот удивительно оптимизированный слой не только обеспечивает прочную, но гибкую броню для защиты бактерии, но также является проницаемым, позволяя питательным веществам и другим веществам диффундировать внутрь или наружу».

Эта кольчужная оболочка поддерживает форму бактерий и защищает их от угроз окружающей среды. Считается также, что этот слой важен для способности многих патогенных бактерий заражать клетки, помогая микробам прикрепляться и проникать в клетки человека или животного, где они могут нанести ущерб. Другие патогены покрывают себя белковой решеткой, которая делает их невидимыми для «радара» иммунной системы.

Доктор Ховорка продолжает: «Теперь, когда мы выяснили, как получить структуру S-слоя у одной бактерии, мы ожидаем, что вскоре будет раскрыта структура белковых оболочек других видов. Раскрытие бактериальной брони патогенов, таких как супербактерия Clostridium difficile или Bacillus anthracis, бактерии, вызывающей сибирскую язву, теперь является высоким приоритетом для многих ученых. Это понимание дает реальную возможность найти слабые места в бактериальной броне, что позволит точно нацеливать антибиотики или вакцины на этих сложных патогенов».

Удивительная структура S-слоя также открывает перспективы его использования в качестве носителя для вакцин. Используя способность этих оболочек к самосборке из отдельных строительных блоков, должно быть возможно создавать гибридные вакцины, объединяющие безвредные S-слои с фрагментами белков патогенных бактерий.