Как бактерии Chlamydia pneumoniae используют молекулярную мимикрию для манипуляции клеткой-хозяином

Исследователи из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) совместно с медиками и экспертами по определению структуры и визуализации раскрыли стратегию атаки бактерии Chlamydia pneumoniae (C. pneumoniae). Результаты опубликованы в Nature Communications.

C. pneumoniae передается воздушно-капельным путем, поражает дыхательные пути и вызывает бронхит, астму или пневмонию. Также патоген связывают с вторичными заболеваниями: болезнью Альцгеймера, болезнью Рейтера, артериосклерозом и раком легких.

Ключевое открытие: бактерия использует молекулярную мимикрию — имитирует молекулярные структуры человеческой клетки для проникновения в нее.

Механизм заражения

Бактерия может размножаться только внутри клетки-хозяина. Для этого она перехватывает процесс эндоцитоза — механизм, с помощью которого клетка поглощает внешний материал.

• Нормальный процесс: белок человека Cdc42 связывается с активатором N-WASP, что запускает перестройку актинового цитоскелета и образование везикулы.
• Стратегия бактерии: после прикрепления к клетке C. pneumoniae вводит в нее бактериальный белок SemD.
  • SemD связывается изнутри с формирующейся мембраной везикулы.
  • SemD активирует актиновый цитоскелет, заставляя плазматическую мембрану полностью поглотить крупную бактерию.

Роль молекулярной мимикрии

Исследование структуры (проведенное в Центре структурных исследований HHU) показало:

• Ключевой участок бактериального белка SemD, связывающийся с N-WASP, выглядит точно так же, как человеческий белок Cdc42.
• SemD связывается с N-WASP даже лучше, чем естественный активатор Cdc42.
• SemD способен вытеснять уже связанный Cdc42 с N-WASP, занимая его место.

Вывод: C. pneumoniae эволюционировала для максимально эффективного заражения, создав белок, идеально имитирующий и превосходящий человеческий.

Перспективы

Исследователи надеются, что понимание этого высокоспецифичного взаимодействия позволит в будущем разработать агенты, блокирующие связывание SemD с N-WASP, и тем самым предотвращать инфекции, вызываемые C. pneumoniae.