Бактерии холеры эффективнее заражают, просто меняя форму
Бактерии Vibrio cholerae, вызывающие холеру, могут инициировать инфекцию, координируя массовое изменение формы, что позволяет им эффективнее проникать в кишечник. К такому выводу пришло исследование Принстонского университета.
Ключевое открытие: Учёные обнаружили белок CrvA, который заставляет бактерию изгибаться в штопорообразную форму. Эта форма, вероятно, помогает ей проникать в защитную слизь кишечника и выходить из неё.
Как это работает:
- Нити CrvA собираются на одной стороне клетки, образуя жёсткий полимер, который замедляет рост этой стороны.
- Противоположная сторона растёт быстрее, что приводит к изгибу клетки.
- Экспрессия CrvA активируется через чувство кворума — процесс коммуникации бактерий для координации инфекции. Выраженность изгиба возрастает с увеличением плотности бактериальной популяции.
Экспериментальные доказательства:
- Изогнутые клетки V. cholerae легче перемещались в густом геле.
- Прямые палочковидные бактерии не могли заражать хозяина так же эффективно.
«Мы знаем, что если V. cholerae не могут изогнуться, они не могут так сильно заболевать животных. Это говорит о том, что если мы сможем предотвратить их изгибание, это ограничит их способность вызывать болезнь у людей», — заявил руководитель исследования, профессор Земер Гитай.
Широкие последствия:
- Новая мишень для терапии: Белок CrvA находится в периплазме — пространстве между мембранами бактерии, что делает его более доступной мишенью для лекарств, чем внутренняя часть клетки. Терапия, направленная на блокировку изменения формы, а не на уничтожение бактерий, может помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам.
- Общий биологический принцип: Изогнутая форма помогает бактериям адаптироваться к механическим свойствам среды. Аналогичный изгиб у безвредной бактерии Caulobacter crescentus помогает ей удерживаться в проточной воде. Это указывает на конвергентную эволюцию для решения схожих физических задач.
- Новый инструмент: Для исследования был разработан компьютерный метод QuASAR (Quantitative Analysis of Sacculus Architecture Remodeling), позволяющий изучать, как бактерии манипулируют клеточной стенкой на субклеточном уровне.
Исследование, опубликованное 12 января в журнале Cell, даёт ответ на давний вопрос микробиологии о функциональном значении разнообразных форм бактерий, открывая новые пути для создания противомикробных стратегий.