Структуры, участвующие в коммуникации патогенных грибов, могут стать мишенями для новых методов лечения
Ученые из Бразилии и США выявили роль внеклеточных везикул в посредничестве коммуникации между отдельными грибами одного вида. Открытие, подробно описанное в статье в журнале mBio, может лечь в основу разработки более эффективных методов борьбы с грибковыми инфекциями.
«Существовала гипотеза, что клетки одного вида могут общаться через эти структуры, называемые внеклеточными везикулами. Мы показали с помощью различных методик, что это происходит у трех видов», — сказал Фаусто Алмейда, последний автор статьи.
Исследование было поддержано FAPESP. В нем участвовали ученые из Института Карлоса Шагаса в Куритибе (Бразилия) и Школы общественного здравоохранения Джонса Хопкинса в Балтиморе (США).
Внеклеточные везикулы — это наноструктуры, производимые всеми живыми клетками для транспорта белков, генетического материала и метаболитов во внеклеточное пространство. Они участвуют как в патологических, так и в нормальных процессах, например, в регуляции физиологических функций и реакциях на условия окружающей среды.
«Осуществляя эту коммуникацию и модулируя определенные явления, внеклеточные везикулы становятся потенциальными мишенями для терапии. Если мы сможем изменить или даже прервать этот канал связи, мы добьемся интересных результатов в будущем», — отметил Алмейда.
В предыдущей статье, опубликованной в Nature Communications, группа проанализировала роль внеклеточных везикул при инфекции, вызываемой грибком Cryptococcus neoformans.
Их новейшее исследование показывает, как внеклеточные везикулы используются патогенными грибами Candida albicans, Aspergillus fumigatus и Paracoccidioides brasiliensis. Эти виды ответственны за значительную долю грибковых инфекций в мире. Третий особенно актуален для Бразилии. Все три известны тяжестью вызываемых инфекций.
Это один из факторов, приводящих к 1,6 миллионам смертей в год от этого типа инфекций. Согласно исследованию группы 2019 года, эта цифра, вероятно, занижена.
Загадка грибов
«Внеклеточные везикулы и их содержимое способны регулировать экспрессию генов не только у отдельных особей, но и в соседних клетках [того же вида]. В результате они подготавливают всю колонию к реакции и преодолению антагонизма хозяина, пытающегося устранить инфекцию», — пояснила Тамирес Битенкурт, первый автор статьи.
Исследователи продемонстрировали, что коммуникация, опосредованная внеклеточными везикулами, задействует различные клеточные сигнальные пути в зависимости от вида, что очень перспективно для поиска препаратов широкого спектра действия.
Эксперименты с тремя типами патогенных грибов заключались в создании стимула, вызывающего ответ. Затем внеклеточные везикулы удаляли и переносили в новую культуру того же вида, не подвергавшуюся никакому воздействию. Эти контрольные колонии демонстрировали те же ответы, что и колонии, получившие стимул.
- В случае с P. brasiliensis использовали туникамицин — препарат, вызывающий стресс эндоплазматического ретикулума клетки. Наблюдали, что при переносе обработанных туникамицином везикул в необработанные клетки, в них активировался клеточный сигнальный путь UPR для восстановления баланса.
- A. fumigatus, вызывающий тяжелую инвазивную легочную аспергиллёму, подвергали воздействию ультрафиолетового света. Поглотив везикулы, необлученные грибы снижали рост колоний, а ген akuA, участвующий в репарации ДНК, экспрессировался с высокой интенсивностью.
- Вмешательство в C. albicans заключалось в изменении морфологии клеток (из дрожжевой в нитевидную форму), что увеличивает вирулентность. В ответ гриб образовывал гифы, демонстрируя реакцию на стимул.
Теперь исследователи планируют изменять белки, переносимые внеклеточными везикулами, чтобы попытаться уничтожить грибы или ослабить их устойчивость к существующим противогрибковым препаратам.
«Это как если бы мы обнаружили секретный код, с помощью которого общаются грибы. Теперь мы будем использовать его для атаки на врага», — заключил Алмейда.