Исследование раскрывает секретное оружие E. coli для запуска инфекций

Большинство штаммов Escherichia coli безвредны, но патогенные могут вызывать тяжелую, угрожающую жизни диарею. Эти бактерии запускают инфекции, заставляя клетки кишечника формировать крошечные структуры — пьедесталы, которые закрепляют патогены на месте и помогают колониям расти.

В новом исследовании в mBio микробиологи описывают ахиллесову пяту, отключающую формирование пьедесталов. Лабораторные эксперименты с энтеропатогенной и энтерогеморрагической E. coli (EPEC и EHEC) показали, что когда бактериям мешали вводить в клетки кишечника белок EspG, клетки-хозяева формировали закрепляющие пьедесталы медленнее и менее эффективно. Дальнейший анализ выявил клеточные пути, которые захватывает EspG.

По словам микробиолога и соавтора работы Питера Хьюма из Кембриджского университета, эти результаты помогают понять механику инфекции и предлагают новые пути для лечения.

Ежегодно в мире более 500 000 детей умирают от диарейных заболеваний, и патогенные штаммы E. coli являются одной из наиболее частых причин. Однако лечение таких инфекций может быть сложным. Например, использование антибиотиков против EHEC может спровоцировать бактерии к высвобождению шига-токсина, что приводит к опасной для жизни инфекции. Поэтому необходимы методы лечения, отличные от антимикробных.

Ранее было известно, что патогенная E. coli вводит в клетку-хозяин различные белки, включая EspG, но их связывали только с другими биохимическими функциями. Текущее исследование, проведенное в лаборатории Василиса Коронакиса, показало иную роль.

Ученые заразили одну группу клеток Hap1 дикими типами EHEC и EPEC, а другую — теми же типами, но лишенными генов, ответственных за производство EspG. С помощью флуоресцентной микроскопии они обнаружили, что клетки, зараженные E. coli без EspG, формировали пьедесталы дольше, и эти пьедесталы были короче.

Дальнейшие эксперименты показали, что белок EspG захватывает клетку-хозяина, "перехватывая" активный фермент PAK. Хотя связь между EspG и PAK была известна, новое исследование впервые связало их именно с формированием пьедесталов.

Это открытие может помочь в изучении других болезней. PAK вовлечен в развитие некоторых видов рака, а другие исследования показали, что его могут активировать некоторые вирусы, включая ВИЧ.