Редактирование поверхностных белков у бактерий

Исследователи из Университета Миннесоты обнаружили ранее неизвестный сигнальный путь, регулирующий поверхностные белки бактерий, что может привести к появлению новых мишеней для антибиотиков.

Учёные изучали, как оральные бактерии прикрепляются и формируют биоплёнки (зубной налёт) в полости рта. Команда хотела выяснить, могут ли и как бактериальные клетки регулировать свои адгезивные поверхностные белки. Они обнаружили ранее неизвестную цепь, встроенную в клеточную мембрану, которая может сигнализировать об изменениях в поверхностных адгезивных белках. Эта цепь, по-видимому, консервативна среди подгруппы грамположительных бактерий. Внутримембранная бактериальная сигнальная система вызывает появление разных поверхностных белков для компенсации в отсутствие основных. Этот механизм обеспечивает компенсаторное формирование биоплёнки (налёта).

Этот механизм, по-видимому, функционирует в микробных сообществах in vitro и в ротовой полости человека. Гены, кодирующие поверхностные адгезивные белки, различаются, когда бактерии извлекают из слюны и зубного налёта у одного и того же человека в одно и то же время.

При активации эта цепь восстанавливала формирование биоплёнки — когда микроорганизмы прочно прикрепляются и растут на поверхности, — помогая бактериям выживать в зубном налёте.

Результаты, опубликованные в Science Signaling, показали:

• ранее нераспознанную сигнальную систему внутри клеточной мембраны, регулирующую экспрессию генов поверхностных адгезивных белков;
• сигнальная система вызывает регуляцию разных поверхностных белков по мере изменения доступного пула поверхностных белков;
• регуляторным сигналом является консервативная аминокислотная последовательность, обнаруженная в фрагментах, отщепляемых от поверхностных адгезивных белков. Когда фрагмент присутствует в мембране, система «выключена», а когда он отсутствует, система «включена» и экспрессируются альтернативные поверхностные белки;
• эта внутримембранная сигнальная система, по-видимому, компенсирует изменения как «аварийный» механизм для редактирования поверхностных белков, позволяя бактериям прикрепляться и колонизировать разные поверхности тела.

«Обнаружение этого ранее неизвестного сигнального пути, регулирующего поверхностные белки бактерий, может помочь нам лучше понять, как развиваются сложные микробные сообщества, и предложить новые мишени для антибиотиков», — сказал доктор Марк Херцберг, профессор Школы стоматологии и член Онкологического центра Мейсоника.