Бактериальные «пузырьки» путешествуют автостопом к поверхности клетки

Исследователи из Университета Умео обнаружили, что микроскопические «пузырьки» (везикулы), выделяемые бактериями в нашем организме, не просто дрейфуют случайным образом. Они используют тонкие выросты клеток в качестве транспортного пути, чтобы быстро и эффективно достичь своей цели и доставить содержимое.

«Это механизм, который углубляет понимание того, как взаимодействуют бактерии и клетки, и, как следствие, как мы понимаем и боремся с инфекциями», — говорит Анна Арнквист, профессор кафедры медицинской химии и биофизики Университета Умео, руководившая исследованием, опубликованным в Journal of Extracellular Vesicles.

Дроны с доставкой

Все живые клетки могут выделять наполненные жидкостью наноразмерные структуры, похожие на «пузырьки», — так называемые везикулы. Бактерии также выделяют такие везикулы, и, несмотря на малый размер, они могут переносить всё: от токсинов до белков и ДНК, что влияет на реакцию клетки-реципиента.

«Везикулы действуют как посредники между собой и клетками, подобно крошечным дронам, доставляющим свой груз», — объясняет Зиа Ур Рехман, первый автор статьи.

В то время как предыдущие исследования были сосредоточены на понимании того, как клетки поглощают везикулы и какие эффекты они вызывают, вопрос о том, как везикулы достигают поверхности клеточного тела, где происходит поглощение, оставался без ответа.

Не случайное движение

Новое исследование показывает, что везикулы вблизи клеток-хозяев не просто дрейфуют случайно. Вместо этого они «путешествуют автостопом» по тонким, похожим на волоски выростам на поверхности клетки, называемым филоподиями. Филоподии богаты актиновыми белками и играют важную роль в движении, сокращении и восприятии окружающей среды клеткой.

Арнквист и её коллеги обнаружили, что везикулы используют филоподии двумя способами: либо «скользят» вдоль них, подобно движению по перилам, либо активно втягиваются внутрь при сокращении филоподий.

Такой транспорт эффективно захватывает везикулы из окружающей среды и перемещает их с периферии клетки к её телу, где они могут интернализоваться и доставить своё содержимое клетке-хозяину.

Используя передовые методы микроскопии высокого разрешения, команда смогла в реальном времени наблюдать взаимодействие везикул с филоподиями и даже измерить их скорость при скольжении или втягивании.

«Средняя скорость при скольжении вперёд составляла 1 нанометр в секунду. При втягивании внутрь она была выше — в среднем 30 нанометров в секунду, что означает перемещение на длину самой везикулы за одну-две секунды», — говорит Ур Рехман.

Универсальная стратегия бактерий

«Важно, что мы увидели, что везикулы используют один и тот же транспортный механизм независимо от того, от какой бактерии они произошли или к какой ткани принадлежали клетки-реципиенты. Это говорит о том, что это универсальная стратегия, которую используют бактерии», — говорит Арнквист.

Поскольку везикулы имитируют поверхность своей родительской бактерии и несут широкий спектр молекул, они могут влиять на клетки-хозяева разными способами. Помимо доставки вредных веществ, везикулы могут действовать как «приманки», защищая бактерии от атаки иммунной системы.

Профилактика и лечение инфекций

Поскольку бактериальные везикулы уже играют ключевую роль в биологии инфекций и медицине, например, в качестве систем доставки лекарств или вакцин, это исследование даёт важные новые знания о самом первом контакте с клеткой-хозяином.

«Наша долгосрочная цель в исследованиях — понять, как бактериальные везикулы захватывают клетки-хозяева, и применить эти знания для создания новых методов профилактики или лечения инфекций», — говорит Арнквист.