Ученые исследовали уникальный механизм заражения бактерии Francisella tularensis

Бактерия Francisella tularensis, возбудитель туляремии, обладает компактным геномом и уникальным набором инструментов для заражения, включая группу хромосомных генов — «островок патогенности».

Исследователи из Университета Дьюка, Гарварда, Университета Род-Айленда и Национальных институтов здоровья (NIH) с помощью крио-электронной микроскопии определили структуры и взаимодействия всех компонентов этой инфекционной системы. Результаты опубликованы 19 ноября в журнале Molecular Cell и указывают на потенциальный способ блокировки механизма заражения.

Опасный и универсальный патоген

• Francisella tularensis может инфицировать более 200 видов животных, включая людей.
• Для заражения достаточно всего 10 бактерий, обычно попадающих через укус животного или насекомого.
• Болезнь поражает кожу, глаза, лимфоузлы и легкие, может вызывать пневмонию, менингит и сепсис. Хотя случаи у людей редки, инфекция может быть смертельной.
• С 1920-х годов бактерия изучалась как потенциальное биологическое оружие.

Стратегия уклонения от иммунитета

Основная цель бактерии — макрофаг, иммунная клетка, которая поглощает и уничтожает патогены внутри мембранного пузырька — фагосомы.

Оказавшись в фагосоме, Francisella активирует свой «островок патогенности». Этот набор генов производит инструменты, позволяющие бактерии:

1. Вырваться из фагосомы.
2. Проникнуть в цитоплазму макрофага.
3. Беспрепятственно размножаться.

Ключевой игрок и уникальная система

Центральным элементом этой системы является белок MglA (macrophage growth locus protein A), который не встречается у других бактерий.

Используя крио-ЭМ, ученые визуализировали, как MglA взаимодействует с другими компонентами, формируя «вирулентную специализированную РНК-полимеразу». Этот крупный белковый комплекс активирует гены на островке патогенности.

«Это новая система, не похожая ни на одну другую у бактерий или эукариот. Она уникальна и интересна», — говорит Мария Шумахер, соавтор исследования.

Перспектива для новых лекарств

Исследователи обнаружили на MglA «карман» — участок, куда могут связываться малые молекулы-ингибиторы.

«Если предотвратить связывание MglA с его партнерами, транскрипция островка патогенности не запустится, и это хорошо», — поясняет соавтор Ричард Бреннан.

Сейчас команда работает над поиском соединений, которые, связываясь с MglA, могли бы заблокировать сборку инфекционного комплекса и обезвредить бактерию.