Кишечные бактерии влияют на борьбу за железо между организмом и патогеном

Когда патогены, такие как Salmonella, вторгаются в кишечник, начинается борьба за необходимые питательные вещества, включая железо. Патогены производят соединения для захвата железа, а организм-хозяин отвечает собственными белками, чтобы изолировать эти соединения и лишить патоген питания — это называется нутритивной иммунитетом.

Новое исследование, опубликованное в журнале Cell Host & Microbe, показывает, что комменсальные (полезные) бактерии кишечника также вовлечены в эту борьбу. Их активность влияет на конкуренцию за железо между хозяином и патогеном.

Роль комменсалов в условиях дефицита

Комменсальные бактерии, такие как Bacteroides thetaiotaomicron, играют ключевую роль в здоровье человека. Как и клетки хозяина и патогены, им для выживания необходимо железо. Исследователи обнаружили, что при инфицировании Salmonella и вызванном этим воспалении и дефиците железа B. thetaiotaomicron секретирует белок XusB.

Механизм "кражи" и "перекражи"

Белок XusB связывается с сидерофорами — соединениями, захватывающими железо, которые производит Salmonella. Это позволяет комменсалу получить необходимое ему железо. Однако, как показало исследование, это связывание также защищает сидерофор от белков хозяина. В результате Salmonella может "перехватить" комплекс XusB-сидерофор и снова получить доступ к железу.

"Хорошие парни крадут у плохих, но, по иронии, плохие крадут обратно, и это позволяет плохим парням уклоняться от нутритивного иммунитета", — пояснил ведущий автор Вэньхань Чжу, Ph.D.

Структурные основы и терапевтический потенциал

Структурно-биологические и биофизические исследования, проведенные с использованием методов, таких как NMR и XRD, раскрыли механистические детали этого взаимодействия. Оказалось, что многие виды бактерий из типа Bacteroidetes имеют структурные гомологи белка XusB, которые могут аналогичным образом взаимодействовать с сидерофорами патогенов.

Это открытие легло в основу новой терапевтической стратегии. Ученые планируют создать пробиотические бактерии, которые будут производить модифицированный белок XusB. Этот белок должен прочно связывать сидерофоры патогена, но в такой форме, которую патоген не сможет "перехватить", что лишит его доступа к железу.