Расшифрован механизм регуляции токсинов у бактерии C. difficile

Ученые из Медицинской школы Университета Эмори идентифицировали центральный регулятор производства токсинов у бактерии C. difficile — наиболее частой причины внутрибольничных инфекций в США, вызывающей упорную диарею, обычно после приема антибиотиков.

Исследование лаборатории Шонны Макбрайд посвящено тому, как C. difficile регулирует выработку токсинов и образование спор — дремлющих клеток, способных долго сохраняться в окружающей среде и больницах. Понимание условий, способствующих производству токсинов во время инфекции, может указать на мишени для новых антибиотиков.

C. difficile производит два токсина, повреждающих клетки кишечника, но их синтез требует много энергии. Стресс окружающей среды увеличивает выработку токсинов, а обилие питательных веществ (аминокислот, пептидов, некоторых сахаров) — подавляет.

Ранее исследователи обнаружили ген, регулирующий как производство токсинов, так и спорообразование, и назвали его RstA ("Регуляция споруляции и токсинов"). В новой работе в журнале mBio они показали, как кодируемый им белок контролирует активность генов токсинов.

"Этот один белок критически важен для предотвращения производства токсинов, контролируя множество факторов, важных для их экспрессии", — говорит Шонна Макбрайд.

Используя специфические фрагменты ДНК из генов токсинов в качестве "приманки", ученые смогли выделить белок RstA из бактериальных экстрактов. Метод "пул-дауна" также показал, что RstA связывается с ДНК других регуляторных генов, контролирующих производство токсинов. Мутация части белка подтвердила, что RstA действует напрямую как "ДНК-зажим", контролируя экспрессию токсинов.

Предсказанная структура RstA указывает, что это белок "чувства кворума", участвующий в обнаружении соседних бактерий через взаимодействие с малыми молекулами. Эксперименты показали, что RstA, вероятно, взаимодействует с малой молекулой, производимой только C. difficile, что позволяет ему связываться с ДНК. Однако геном C. difficile организован иначе, чем у многих родственных видов, что затрудняет поиск сигнала.

"Идентификация кофактора, контролирующего активность RstA, является приоритетной задачей, так как это, вероятно, даст представление о физиологических условиях и/или метаболитах, влияющих на производство токсинов TcdA и TcdB C. difficile", — заключают авторы.