Усиление генов — быстрый путь к инфекции
Исследователи из Университета Умео первыми обнаружили, что бактерии могут размножать болезнетворные гены, необходимые для быстрого заражения. Результаты были опубликованы в журнале Science 30 июня 2016 года.
Более 22 лет назад исследователи из Университета Умео первыми обнаружили стратегию заражения патогенных для человека бактерий Yersinia — белковую структуру в клеточных стенках бактерий, напоминающую шприц. Эта структура, названная "системой секреции III типа" (T3SS), позволяет переносить бактериальные белки в клетку хозяина и разрушать её метаболизм.
Теперь исследователи из Умео снова первые, кто обнаружил связь между инфекцией и быстрым производством необходимых белков для формирования "ядовитого шприца".
Вместе с коллегами из Центра исследования инфекций имени Гельмгольца в Брауншвейге (Германия) они исследовали стратегию вирулентности Yersinia pseudotuberculosis. Эта бактерия может вызывать острую диарею, рвоту и боли в желудке и тесно связана с возбудителем смертоносной чумы, с которым у неё много общих механизмов заражения. Гены, необходимые этим бактериям для инфекции, расположены на кольцевой дополнительной хромосоме — плазмиде вирулентности.
Исследователи из Центра микробных исследований Умео (UCMR) и Лаборатории молекулярной инфекционной медицины Швеции (MIMS) сначала провели эксперименты по заражению культур человеческих клеток, а затем подтвердили свои выводы на животных моделях. Оказалось, что одной копии плазмиды вирулентности недостаточно для индукции инфекции. Однако учёные обнаружили, что при контакте Yersinia с клетками хозяина запускается "копировальная машина", увеличивающая количество плазмид.
"Yersinia разработала очень умную стратегию. Нести большое количество плазмид бактериям нужно много энергии, и это негативно влияет на метаболизм и рост бактерий. Но иметь одну копию плазмиды в качестве чертежа, которую можно быстро размножить в случае заражения, — это очень умное решение. Многие копии плазмид дают бактериям возможность построить множество T3SS и всех необходимых белков, чтобы быстро вывести из строя клетки хозяина во время инфекции", — говорит постдокторант Хелен Ван.
Это первый случай, когда исследователи смогли продемонстрировать, что увеличение числа плазмид-кодируемых генов необходимо для успешного заражения патогенными бактериями.
"Наше исследование представляет собой прорыв, показывающий, что дозировка генов, кодируемых плазмидами, является быстрой регуляторной стратегией, используемой бактериями. Это открытие будет способствовать углублению понимания устойчивости бактерий к антибиотикам и является важным шагом вперёд в нашем понимании того, как бактерии вызывают заболевание", — говорит Томас Эдгрен, который вместе с Хансом Вольф-Вацем руководил исследованием.