Человеческие клетки используют силу детергентов для уничтожения бактерий
Исследователи обнаружили, что молекула, вырабатываемая во многих тканях организма, уничтожает вторгающиеся бактерии подобно тому, как моющее средство удаляет жирное пятно.
Этот «чистящий убийца» — белок APOL3 — предотвращает инфекции, растворяя бактериальные мембраны. К такому выводу пришла группа учёных под руководством иммунолога Джона МакМикинга из Йельского университета, опубликовавшая результаты в журнале Science 15 июля 2021 года. Работа проводилась на бактериях Salmonella, вызывающих пищевое отравление, и других похожих микробах.
Исследование даёт новое представление о клеточно-автономном иммунитете — процессе защиты человеческих клеток от инфекции. Это первый известный пример защитного внутриклеточного белка с детергентоподобным действием.
Механизм защиты
Когда специализированные клетки иммунной системы мобилизуются, сигнальная молекула интерферон-гамма также активирует обычные неиммунные клетки, из которых состоят наши ткани и органы. Учёные заразили такие клетки штаммом Salmonella, который проникает внутрь клеток. Этот класс бактерий окружён двумя мембранами, где внешняя действует как броня.
Команда обнаружила, что сигнал интерферона-гаммы может предотвратить захват клеток Salmonella. Скрининг более 19 000 генов человеческих клеток позволил выявить защитный белок APOL3. Ему помогает второй белок, GBP1, и, вероятно, другие молекулы.
С помощью микроскопии высокого разрешения учёные восстановили механизм:
- GBP1 повреждает внешнюю мембрану бактерии.
- APOL3 проникает внутрь и разрушает внутреннюю мембрану, что наносит смертельный удар.
Подобно стиральному порошку, APOL3 имеет части, притягивающиеся к воде, и части, притягивающиеся к жиру. Эти компоненты вырывают куски внутренней бактериальной мембраны, состоящей из жирных молекул — липидов.
Процесс высоко избирателен: APOL3 избегает атаковать мембраны самой человеческой клетки, в частности, её ключевой компонент — холестерин. Вместо этого он нацеливается на специфические липиды, характерные для бактерий.
Широкий защитник
APOL3, вероятно, является инструментом многих клеток. Исследования показали, что он защищает клетки кровеносных сосудов и кишечника. Поскольку APOL3 присутствует в различных тканях организма, учёные полагают, что он обеспечивает широкую защиту.
Это открытие добавляет доказательств тому, что любая клетка тела может быть частью иммунной системы. Оно также представляет новый пример одного из ограниченных способов, которыми живые существа убивают друг друга, — фатального разрушения мембран.
Расшифровка защитных механизмов организма может дать человечеству новые инструменты против микробов, которые всё чаще развивают устойчивость к обычным антибиотикам. Усиление клеточных «детергентов» и других устройств, которые тело использует для убийства бактерий, может помочь дополнить естественный иммунный ответ.