Как бактерии Vibrio вырываются из клеток
Пищевой патоген Vibrio parahaemolyticus, попав в клетку кишечника человека, сразу планирует побег. После размножения бактерии должны покинуть клетку, чтобы заразить новые.
Учёные из UT Southwestern обнаружили неожиданный механизм, который V. parahaemolyticus использует для выхода (эгресса) из клеток. Как сообщается в журнале eLife, бактерии постепенно модифицируют холестерин в плазматической мембране клетки, ослабляя её до разрыва.
"Чем больше мы понимаем, как бактерии манипулируют клетками хозяина на молекулярном уровне, тем лучше понимаем механизмы болезни", — говорит руководитель исследования Ким Орт, Ph.D. — "Этот механизм особенно нов".
Бактерии Vibrio обитают в тёплой морской воде. Люди заражаются, употребляя сырые моллюски, например, устрицы. V. parahaemolyticus — наиболее частая причина в США, вызывая симптомы пищевого отравления: диарею, судороги, тошноту и рвоту.
Около десяти лет назад группа Орт показала, как V. parahaemolyticus заражает клетки. Для вторжения и репликации бактерия использует систему секреции 2-го типа (T3SS2) — белковый комплекс-"иглу", впрыскивающий молекулы в клетку человека, заставляя её поглотить бактерию и блокируя иммунный ответ.
"Мы хорошо изучили, как патоген попадает в клетки и выживает. Предполагали, что для выхода он тоже использует T3SS2", — говорит Орт.
Однако при изучении эгресса T3SS2 и другие известные механизмы оказались непричастны. Соавтор Марсела де Соуза Сантос предложила поискать в геноме бактерии липазы — ферменты, расщепляющие липиды клеточных мембран.
Команда обнаружила липазу VPA0226, но её роль оказалась иной. Фермент направлялся не к мембране, а к митохондриям клетки, где модифицировал молекулы холестерина. За 7–8 часов модификации клеточная мембрана ослабевала. К этому времени V. parahaemolyticus размножался с 1–2 до ~500 бактерий, и все копии прорывались через ослабленную мембрану.
"Это единственный известный случай, когда бактерия использует липазу T2SS для выхода из клетки, в которую попала с помощью T3SS2", — говорит соавтор Сунита Чималапати, Ph.D.
Для подтверждения роли VPA0226 учёные создали штамм бактерий без этой липазы. Бактерии успешно вторгались в клетки и размножались, но оставались внутри. В итоге клетки-хозяева, переполненные бактериями, погибали вместе со всем V. parahaemolyticus.
Открытие вряд ли найдёт немедленное терапевтическое применение, так как инфекция обычно проходит самостоятельно. Однако оно проливает свет на эволюцию механизмов эгресса и важность изучения не только известных систем секреции у бактериальных патогенов.
"У нас было туннельное зрение: мы думали, что T3SS2 управляет всем, что делает Vibrio. Но это показывает, сколько у неё других инструментов для патогенеза", — заключает Орт.