У бактерий обнаружили молекулярный «штрихкод» для секреции токсинов
Исследователи из Университета Макмастера обнаружили молекулярную систему «штрихкода», которую используют болезнетворные бактерии, чтобы отличать полезные молекулы от токсичных.
Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показывает, что многие бактерии могут образно «сканировать» генетические коды, чтобы понять, какие белки оставить внутри, а какие выделить в окружающую среду.
Выделяемые белки часто токсичны для человеческих клеток. Поэтому способность дифференцировать белки критически важна для способности бактерии вызывать инфекционное заболевание.
«Белки — один из фундаментальных строительных блоков жизни, — объясняет Джон Уитни, доцент кафедры биохимии и биомедицинских наук. — Хотя подавляющее большинство белков остаются внутри бактерии, существует очень небольшое подмножество, которые действуют снаружи организма, — например, токсины».
Хотя бактериальная система секреции и сами токсины давно изучаются, до этого исследования не было понятно, как бактерии различают токсичные и нетоксичные белки.
Лаборатория Уитни под руководством аспирантов Прахара Шаха и Тимоти Клейна задалась вопросом: как три принципиально разных токсина могут секретироваться одной и той же бактериальной системой?
«Между токсинами не было известных сходств — они не похожи друг на друга и не выполняют схожих функций, — говорит Уитни. — Мы предположили, что для того, чтобы пройти через одну и ту же белковую секреторную машину, между ними должно быть что-то общее».
Так и оказалось. Каждый токсин содержал общий «домен», который Уитни сравнивает со штрихкодом. Этот «штрихкод» был у всех трёх изучаемых токсинов, но отсутствовал у остальных ~3000 белков бактерии, что указывает на его роль как сигнала для экспорта.
Команда экспериментально доказала эту концепцию с помощью комбинации генетических, биохимических и структурных подходов, включая важные «исследования методом рентгеновской кристаллографии», которые позволили очистить белки и детальнее рассмотреть «штрихкоды» и их функцию.
Исследователи полагают, что новая информация в перспективе может иметь ряд важных биотехнологических и связанных с инфекционными заболеваниями применений. В частности, открытие актуально для понимания целого ряда грамположительных патогенов, включая бактерии, ответственные за такие серьёзные заболевания, как туберкулёз и листериоз.
«Многие патогены используют эту систему, — отмечает Шах. — Следовательно, наше открытие имеет важное значение для понимания стратегий вирулентности, используемых широким спектром человеческих патогенов».