Диарейный патоген измеряет температуру тела человека с помощью РНК-термометра

Исследователи, используя передовые методы высокопроизводительного секвенирования, впервые одновременно картировали все РНК-структуры диарейного патогена. В процессе они идентифицировали ряд температурно-чувствительных структур, так называемых РНК-термометров. «До сих пор мы обнаруживали лишь отдельные РНК-термометры после утомительных поисков и кропотливо анализировали их один за другим», — говорит руководитель проекта профессор д-р Франц Нарберхаус из Рурского университета в Бохуме.

Результаты работы команды из Бохума и их коллег из Центра исследования инфекций имени Гельмгольца в Брауншвейге и Лейпцигского университета опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Свёрнутые РНК-структуры чувствуют температуру

Способность некоторых бактерий определять своих теплокровных хозяев по температуре тела известна уже несколько лет. К ним относится и близкий родственник чумной палочки — Yersinia pseudotuberculosis, изученный в ходе этого проекта. Бактерии используют для этого свёрнутые РНК-структуры, которые начинают «плавиться» при определённой температуре, открывая ранее недоступные последовательности генов. Эти последовательности затем могут быть транслированы в белки, контролирующие развитие болезни.

Установлен новый метод

Для обнаружения таких клеточных термометров исследовательская группа применила комбинацию биохимического зондирования структуры РНК и высокопроизводительного секвенирования. Таким образом, учёные одновременно картировали все 1750 РНК-структур, содержащихся в бактериальной клетке. Эксперимент проводили при трёх разных температурах (25, 30 и 37 °C), получая в каждом случае снимок разнообразия РНК.

«Так мы наблюдали динамические изменения в РНК-структурах при повышении температуры, например, с 25 до 37 градусов по Цельсию», — поясняет Франческо Ригетти, аспирант, ответственный за этот проект на кафедре микробной биологии в Бохуме.

«Используемый нами подход очень трудоёмкий и дорогой, — говорит исследователь из Брауншвейга д-р Аарон Нусс. — Однако он предлагает огромный потенциал для учёных, интересующихся биологической функцией РНК-структур». Метод универсально применим, независимо от того, изучаются ли бактериальные, растительные, животные или человеческие клетки.

Множество температурно-чувствительных генов

«Наши результаты демонстрируют, что удивительное количество генов диарейного патогена Yersinia pseudotuberculosis напрямую реагирует на температуру тела хозяина», — говорит Франц Нарберхаус. Исследователи отобрали 20 генов для последующих экспериментов; 16 из них действительно оказались температурно-контролируемыми. Они принадлежат к разным функциональным группам. Некоторые, например, участвуют в реакции бактерии на окислительный стресс.

«Активировать такие процессы сразу после заражения хозяина имеет большой смысл, чтобы противостоять защитным механизмам в желудочно-кишечном тракте человека», — объясняет профессор д-р Петра Дерш, инфекционный биолог из Брауншвейга.

Текущие исследования призваны выяснить, играют ли вновь идентифицированные РНК-структуры решающую роль во время инфекции. Кроме того, исследователи намерены выяснить, существуют ли активные вещества, способные предотвратить плавление РНК-термометров. Они могли бы вмешиваться в процесс заражения.