Как иммунная система убивает бактерии: ученые сняли процесс на видео

Иммунная система использует наномашины, которые проделывают смертельные отверстия в бактериях. Ученые из UCL впервые сняли этот процесс на видео и обнаружили ключевой этап, который защищает собственные клетки организма.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, объясняет, как иммунная система убивает бактерии, не повреждая здоровые клетки. Это открытие может помочь в разработке новых методов лечения бактериальных инфекций и терапий, направленных на другие патогенные клетки.

Как образуются "пулевые отверстия"

В предыдущей работе ученые показали, что атака иммунной системы приводит к появлению "пулевых отверстий" диаметром всего 10 нанометров в оболочках бактерий. В новом исследовании они смоделировали образование этих отверстий с помощью мембраноатакующего комплекса (MAC) на искусственной бактериальной поверхности.

Ключевое открытие: "пауза" перед убийством

Наблюдая за каждым этапом процесса, ученые обнаружили, что после начала формирования отверстия процесс замедляется. Это дает возможность организму распознать, атакует ли иммунная система чужеродную бактерию или собственную клетку.

"Кажется, эти наномашины ждут момент, позволяя потенциальной жертве вмешаться, если это клетка организма, а не вторгшийся патоген, прежде чем нанести смертельный удар", — объяснил д-р Эдвард Парсонс.

Механизм "бутылочного горлышка"

Процесс приостанавливается, потому что для завершения отверстия необходимо 18 копий одного белка. Сначала в бактериальную поверхность встраивается только одна копия, после чего остальные присоединяются гораздо быстрее.

"Именно встраивание первого белка мембраноатакующего комплекса создает бутылочное горлышко в процессе убийства. Любопытно, что это совпадает с моментом, когда образование отверстий предотвращается на наших собственных здоровых клетках", — сказал профессор Барт Хогенбум.

Метод исследования: атомно-силовая микроскопия

Для съемки процесса с нанометровым разрешением и частотой несколько секунд на кадр ученые использовали атомно-силовую микроскопию. Этот метод использует сверхтонкую иглу для "ощупывания" молекул на поверхности, подобно тому, как незрячий человек читает шрифт Брайля. Игла многократно сканирует поверхность, создавая изображение, которое обновляется достаточно быстро, чтобы отслеживать, как иммунные белки объединяются и проникают в бактериальную поверхность.