Как бактерии собирают шприцы: Учёные воссоздали бактериальный транспортный канал в пробирке
Для успешной инфекции бактерии должны обойти иммунную систему хозяина. С этой целью они доставляют так называемые факторы вирулентности через транспортный канал, расположенный в бактериальной мембране. У некоторых бактерий этот канал имеет форму шприца, что позволяет им впрыскивать факторы вирулентности прямо в клетку хозяина.
Немецким учёным из Общества Макса Планка и Федерального института исследований и испытаний материалов впервые удалось выяснить основные принципы сборки этого транспортного канала. Это важная отправная точка для разработки новых лекарств, которые могли бы вмешиваться в ход инфекции значительно раньше, чем антибиотики. (Nature Structural & Molecular Biology, 13 июня 2010 г.)
Специализированная система доставки
Некоторые бактерии, такие как возбудители дизентерии, пищевых отравлений, брюшного тифа и чумы, используют специализированный механизм транспорта — систему секреции третьего типа. Электронная микроскопия показывает, что эта структура имеет форму шприца: его основание встроено в бактериальную мембрану, а игла выступает наружу.
Воссоздание сборки в пробирке
Учёные смогли изучить фундаментальные принципы сборки иглы благодаря реконституционным экспериментам, позволившим наблюдать этот процесс in vitro. Исследование показало, как белки собираются в шприц:
- Бактерия синтезирует белки внутри клетки.
- Транспортирует их через основание шприца наружу.
- Последовательно нанизывает на кончик растущей иглы.
Ключевое изменение структуры
Было обнаружено, что белки меняют свою трёхмерную структуру в процессе сборки. Учёные смогли определить эти структурные изменения вплоть до уровня отдельных аминокислот. Для анализа использовались:
- Рентгеноструктурные эксперименты на BESSY (Берлин) и ESRF (Гренобль).
- ЯМР-спектроскопические эксперименты в Институте биофизической химии им. Макса Планка.
Перспектива для новых лекарств
Эти результаты открывают новые перспективы для разработки противомикробных препаратов нового типа — анти-инфективных средств. Они могли бы:
- Подавлять сборку иглы и инъекцию факторов вирулентности в клетку хозяина.
- Действовать раньше антибиотиков, которым нужно проникнуть внутрь бактерии, чтобы убить её.
- Потенциально быть более специфичными, чем антибиотики, которые часто поражают и полезные бактерии.
- Помочь обойти проблему развития антибиотикорезистентности.