Обнаружено новое семейство токсинов для бактериальной конкуренции
Исследователи из Университета Сан-Паулу (Бразилия) охарактеризовали новое семейство антибактериальных токсинов, присутствующих в бактериях, включая Salmonella enterica. Этот вид использует токсичные белки для уничтожения других бактерий в микробиоте кишечника и облегчения колонизации кишечника инфицированного хозяина.
Исследование опубликовано в Cell Reports и представлено на обложке журнала.
Основателем нового семейства является белок Tlde1 (type VI L,D-transpeptidase effector 1), который атакует предшественники бактериальной клеточной стенки. Он секретируется через систему секреции VI типа (T6SS). Целевые бактерии продолжают расти, но из-за ослабленных клеточных стенок в конечном итоге погибают, так как содержимое клетки вытекает из-за осмотического давления и лизиса.
"Это семейство токсинов имеет ранее не описанный механизм. В то время как другие антибактериальные токсины, секретируемые той же системой, разрушают уже сформированные клеточные стенки целевых бактерий, этот действует на предшественники, так что они становятся слабыми или вообще не могут сформироваться", — пояснила Этель Байер-Сантос, руководитель проекта.
Поиск и подтверждение функции
Ученые проанализировали геном Salmonella в области, соседствующей с генами, кодирующими структурные белки системы секреции T6SS. Они обнаружили пару генов с признаками, указывающими на токсичный белок и белок, обеспечивающий иммунитет.
Для проверки функции этой пары генов:
- Ген, предположительно ответственный за токсичный белок, экспрессировали в восприимчивой бактерии Escherichia coli.
- Бактерия выживала при экспрессии в цитоплазме, но погибала при экспрессии в периплазме, что указывало на мишень токсина в этой части клеточной стенки.
- Совместная экспрессия в периплазме E. coli как токсичного, так и предположительно иммунного белка нейтрализовала токсический эффект, и бактерии выжили. Это подтвердило, что обнаруженные белки действительно являются токсином и иммунным белком соответственно.
Эволюция и перспективы
Биоинформатический анализ показал, что члены семейства Tlde1 присутствуют у нескольких видов бактерий и, вероятно, эволюционировали из бактериальных ферментов, играющих ключевую роль в синтезе клеточной стенки.
"Бактерии отбирали эти токсины в ходе эволюции и использовали их тысячи лет, поэтому такие открытия указывают на терапевтические мишени. Бактериальные токсины всегда могут иметь биотехнологический потенциал и стать антибактериальными соединениями в будущем", — отметила Байер-Сантос.
Следующим шагом проекта станет попытка понять с помощью структурной биологии, как фермент, выполнявший конструктивную роль, стал выполнять противоположную.