Системы секреции VI типа: Оружие бактериального уничтожения

Система секреции VI типа (T6SS) — это встроенная в мембрану наномашина, обнаруженная у многих грамотрицательных бактерий. Эта иглоподобная система помогает бактериям атаковать прокариотические и эукариотические клетки, впрыскивая в них вредные белки (эффекторы), такие как поробразующие токсины и нуклеазы.

Структура и механизм действия T6SS

T6SS — одна из девяти известных бактериальных систем секреции. Её основная функция — уничтожение других бактерий, но она также модулирует взаимодействия с эукариотическими клетками.

  • Гены T6SS найдены у более 25% грамотрицательных видов.
  • Система состоит из сокращающейся иглы в чехле, пронизывающей внутреннюю и внешнюю мембрану клетки.
  • Активация зависит от сигналов среды: чувства кворума, изменения pH и температуры.
  • При активации игла "выстреливает", пронзая соседние клетки и доставляя эффекторы.

Для защиты от собственных токсинов бактерии используют иммунные белки, которые связываются с эффектором и инактивируют его. Это предотвращает убийство родственных клеток ("своих") и нацелено на "чужие".

Роль T6SS в бактериальных сообществах

T6SS-опосредованная война определяет, какие микробы выживают в конкурентной среде, например, в кишечнике.

  • Bacteroides fragilis использует T6SS против других кишечных Bacteroidales.
  • Патоген Citrobacter rodentium использует T6SS для колонизации кишечника мыши, а резидентные виды E. coli, в свою очередь, применяют T6SS против вторжения C. rodentium.
  • Патогены человека, такие как Salmonella enterica серовар Typhimurium и Vibrio cholerae, также используют T6SS для убийства резидентных видов.

Помимо конкуренции, T6SS выполняет и другие функции:

  • Приобретение ресурсов: секреция белков для захвата ионов металлов (цинка, железа).
  • Горизонтальный перенос генов: лизис клеток-жертв высвобождает ДНК, которую может поглотить атакующая бактерия, что может способствовать переносу генов устойчивости к антибиотикам.

T6SS и эукариотические клетки

T6SS также может нацеливаться на эукариотические клетки (макрофаги, грибы), что важно для вирулентности патогенов.

  • При открытии T6SS у V. cholerae в 2006 году она показала цитотоксичность в отношении макрофагов млекопитающих.
  • Энтерогеморрагическая E. coli (EHEC) секретирует через T6SS каталазу KatN, которая повышает выживаемость в макрофагах.
  • Francisella tularensis секретирует эффектор, снижающий уровень провоспалительного цитокина TNF-α в моноцитах in vitro.
  • Acinetobacter baumanii и Serratia marcescens выделяют через T6SS эффекторы, убивающие грибковые клетки (включая патогенные виды Candida).

Использование T6SS в биотехнологиях

Учёные исследуют возможности применения T6SS:

  1. Вакцины: создание наночастиц на основе белков чехла T6SS для доставки антигенов (исследование 2016 года).
  2. Новые антимикробные средства: создание управляемой (включаемой/выключаемой) системы T6SS в непатогенной бактерии V. natriegens для контролируемого высвобождения эффекторов.
  3. Мишень для антибиотиков: разработка препаратов, "обезоруживающих" патогенные бактерии, блокируя высвобождение факторов вирулентности T6SS.
  4. Биоконтроль: T6SS почвенной бактерии Pseudomonas putida играет ключевую роль в её способности убивать фитопатогены.

Пока эти применения находятся на концептуальной стадии. Дальнейшее изучение структуры и функций T6SS у разных видов бактерий позволит лучше оценить их потенциал.

2023-04-26