Бактерии адаптируют шприцевой аппарат к изменяющимся условиям
Патогенные бактерии, такие как Yersinia pestis (чума) и Salmonella (диарея), используют микроскопическую иглу (систему секреции III типа, T3SS) для впрыскивания болезнетворных белков в клетки хозяина. Без T3SS большинство этих патогенов не может размножаться в организме.
Ранее было обнаружено, что многие части T3SS не закреплены жестко, а постоянно обмениваются во время работы. Исследователи из Института наземной микробиологии Макса Планка под руководством Андреаса Дипольда выяснили, что эта динамика позволяет бактериям быстро адаптировать структуру и функцию аппарата к внешним условиям.
Адаптация к изменениям в пищеварительном тракте
Изучая патоген Yersinia enterocolitica, ученые исследовали, как бактерии выживают при резкой смене pH: от нейтрального в пищеводе до кислого в желудке и снова до нейтрального в кишечнике (целевой среде).
Аспирант Штефан Вимми, первый автор исследования, показал, что белок в мембране бактерии действует как сенсор pH. В сотрудничестве с лабораторией Ульрике Эндесфельдер было обнаружено, что этот белок становится более подвижным при низком (кислом) pH и передает сигнал компонентам T3SS внутри бактерии.
Динамика предотвращает "холостой выстрел"
- В кислой среде (желудок) мобильные компоненты не связываются с остальной частью аппарата (включая иглу), и система инъекции остается неактивной.
- В нейтральной среде (кишечник) динамичные белки быстро собираются обратно, и T3SS активируется.
По мнению исследователей, такой механизм позволяет бактериям:
- Экономить энергию, предотвращая "холостой выстрел" системы секреции в неподходящей среде.
- Избегать активации иммунного ответа хозяина в ненужный момент.
- Быстро активировать систему при попадании в нужные условия.
Это исследование демонстрирует, как подвижность и обмен белками в молекулярных наномашинах позволяют организмам гибко реагировать на внешние обстоятельства.