Бактерии используют механизм, подобный регулировщику, для заражения кишечника

Исследование показало, что шприцеподобная структура, используемая для вторжения в клетки кишечника, также действует как регулировщик — направляя бактерии, куда двигаться, что позволяет им эффективно осуществлять заражение.

Результаты работы исследователей из Университета штата Вашингтон и Гарвардского университета опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Открытие важно, поскольку раскрывает механизм, критический для успеха патогена, и повышает вероятность того, что учёные смогут однажды помешать кишечным микробам вызывать желудочно-кишечные заболевания.

Среди этих микробов, которые ежегодно вызывают тяжёлую диарею у примерно 2 миллиардов человек, — salmonella, shigella и E. coli. Всё больше штаммов становятся устойчивыми к антибиотикам, что затрудняет лечение.

Эти бактерии часто поселяются внутри клеток, выстилающих кишечник, но используют для этого разные методы.

«До сих пор не было известно, как эти патогены решают остаться в ловушке внутри вакуоли, похожей на камеру, или свободно перемещаться в клеточной жидкости, — сказала микробиолог Ли Нодлер из Школы глобального здоровья животных Пола Г. Аллена при WSU, соавтор исследования. — Ясно, что это не случайный процесс. И всё же, когда мы обнаружили механизм, который принимает решения, это стало неожиданностью».

Этим механизмом оказался крошечный белковый наконечник иглоподобной структуры, закреплённой на поверхности бактерии. Устройство, названное в 1993 году «системой секреции III типа», впрыскивает бактериальные белки через крошечное отверстие в мембране клетки кишечника, обманывая клетку-хозяина и заставляя её поглотить бактерии.

Но исследователи обнаружили нечто большее — рабочая часть шприцеподобного устройства играет критическую роль в направлении бактериального «трафика». Оно контролирует, станут ли бактерии «постоянными обитателями» внутри мембраносвязанной вакуоли или вырвутся в клеточную жидкость. Их судьба определяет, убьют ли бактерии клетку-хозяина, будут выведены из организма или попадут через кровоток в другие места.

Примечательно, что исследователи определили белковый наконечник как своего рода регулировщика после того, как заменили его на наконечник от «кузена» salmonella — shigella, другой высококонтагиозной бактерии, вызывающей тяжёлую диарею.

«Удалив наконечник и заменив его на наконечник от shigella, мы увидели, что salmonella не оставались внутри вакуолей. Они выходили в содержимое клетки-хозяина, как это делает shigella», — сказала Нодлер.

То есть регулировщик отдал новый приказ — покинуть город.

Это новое знание потенциально можно использовать для разработки новых подходов к предотвращению инфекций, вызванных системой секреции III типа, включая salmonella, чуму и некоторые виды пневмонии, отметила Нодлер.