Молекулярный «телохранитель» помогает бактериям выживать в агрессивной среде
Исследователи из Университета Умео определили ключевой молекулярный игрок, который помогает бактериям выживать в агрессивной среде внутри организма. Их исследование, опубликованное в журнале mBio, показывает, как белок RfaH действует как защитный щит для бактериальных генов, и указывает на новые стратегии борьбы с персистирующими инфекциями.
«Человеческое тело — очень стрессовая среда для бактерий», — говорит Кемаль Авикан, руководитель исследовательской группы на кафедре молекулярной биологии и Icelab Университета Умео и руководитель исследования.
Включает критические гены
Используя в качестве модели бактерию Yersinia pseudotuberculosis, поражающую кишечник, команда показала, что RfaH необходим для бактериальной персистенции.
RfaH действует как молекулярный телохранитель, обеспечивая завершение транскрипции — процесса копирования ДНК в молекулу-мессенджер, которая направляет производство белка.
«Белок запрыгивает на транскрипционный аппарат и помогает ему оставаться на правильном пути, чтобы полный набор генов был прочитан до конца. Это делает RfaH антитерминатором — он предотвращает прекращение транскрипции», — объясняет Кемаль Авикан.
Выживание в условиях стресса
Исследователи обнаружили, что производство RfaH резко возрастает именно тогда, когда бактерии нуждаются в нем больше всего — на поздних стадиях роста и при ухудшении условий.
В экспериментах на мышах разница была разительной: почти все животные были инфицированы нормальными бактериями, но только около одного из пяти заразились, когда бактериям не хватало RfaH. Это привело к гораздо более высокой выживаемости мышей.
Многие бактериальные гены расположены длинными участками, называемыми оперонами. Без RfaH клеточный аппарат, считывающий эти гены, может остановиться или прекратить работу преждевременно. RfaH предотвращает это, обеспечивая способность бактерий производить поверхностные структуры, секретировать токсины и противостоять стрессу от защитных сил организма.
Перспективы для новых антимикробных терапий
Исследование показало, что RfaH контролирует производство ключевого компонента поверхности бактерий — О-антигена. Без RfaH этот внешний слой становится дефектным. Однако влияние RfaH распространяется дальше, активируя многие «нисходящие» гены, участвующие в прикреплении, движении и транспорте питательных веществ.
Сам RfaH присутствует во многих бактериях, включая безвредных представителей микробиоты. Именно поэтому гены, на которые влияет RfaH через активацию или сигнализацию — нисходящие гены — могут стать перспективными новыми селективными мишенями для остановки персистирующих инфекций.
«Этот антимикробный подход может обезоружить патогенные бактерии, не нарушая работу полезных», — говорит Йорам Кирига Вайтиту, постдокторант кафедры молекулярной биологии и первый автор исследования.
Хотя Yersinia pseudotuberculosis обычно вызывает у людей инфекцию, которая может пройти сама по себе, она служит ценной моделью для кишечных бактерий, способных вызывать длительные или рецидивирующие заболевания, таких как Escherichia coli, Salmonella и Helicobacter.
Таким образом, эти открытия могут проложить путь к новым стратегиям борьбы с трудноизлечимыми кишечными инфекциями.