Как бактерии включают патогенность в тепле человеческого тела

Патогенные бактерии активируются на метаболическом уровне, попадая в тепло человеческого кишечника, запуская гены, кодирующие токсины и другие вредные для организма соединения. Исследование под руководством KAUST показывает, как критический бактериальный белок H-NS (histone-like nucleoid-structuring protein) чувствует изменения температуры, ослабляя сцепление с ДНК и усиливая экспрессию генов у бактерий, вызывающих диарею.

Механизм температурного сенсора

Бактерии, вызывающие пищевые отравления (Salmonella, патогенные штаммы E. coli, Vibrio cholerae), используют белок H-NS для конденсации своей ДНК и широкого подавления экспрессии генов в окружающей среде. Комплексы H-NS помогают микробам оставаться относительно неактивными. Однако внутри теплокровного хозяина эти комплексы должны распадаться, чтобы ослабить хватку белка на ДНК.

Группа Стефана Арольда, изучающего H-NS более 15 лет, ранее показала, что его комплексы разрушаются при температуре тела человека, но механизм был неизвестен.

Ключевое открытие

Комбинируя структурные и биофизические эксперименты, исследователи идентифицировали точный участок H-NS, названный "site 2", который меняет свою конформацию в ответ на повышение температуры, заставляя белковые комплексы распадаться.

Компьютерное моделирование с коллегами из KAUST и Университета Вермонта (США) углубило понимание процесса. Учёные продемонстрировали, что частичная разборка комплексов H-NS приводит белок к самоингибирующей форме, которая также блокирует его способность связываться и распознавать ДНК.

Перспективы терапии

Как отмечает исследователь Умар Хамид: «Определив, как эти бактерии чувствуют, что они внутри человека, мы можем попытаться создать малые молекулы, нарушающие этот механизм».

Стефан Арольд поясняет цель: «Если мы найдём соединения, которые стабилизируют структуру против тепловой денатурации, то бактерии перестанут экспрессировать токсины; они останутся безвредными и будут ослаблены внутри человека».

Такие соединения заблокируют адаптацию бактерий к среде организма, что облегчит их устранение.