Теперь в 3D: Учёные Йеля застали бактерию легионеллу «на месте преступления»

Лаборатории Крейга Роя и Цзюня Лю в Йеле использовали мощь крио-ЭМ, чтобы раскрыть 30-летнюю загадку работы бактерии Legionella. Это открытие — следующий шаг в поиске новых терапевтических препаратов против тяжёлой формы пневмонии.

Более 30 лет назад Рой хотел понять, почему один белок (DotA) был важен для способности легионеллы вызывать болезнь. Теперь, с помощью крио-электронной микроскопии (cryo-EM), учёные смогли достичь невиданной ранее 3D-точности.

Прорыв и метод

• Исследователи раскрыли структуру наномашины, которую Legionella использует для заражения клеток человека.
• Это даёт лучшее понимание болезни легионеров — тяжёлой пневмонии, которой в США ежегодно заболевают около 10 000 человек.
• Ключевым инструментом стала cryo-EM, позволившая «заморозить» живые клетки и изучать их с высоким разрешением, буквально поймав бактерию «на месте преступления».

От загадки к решению

• Раньше учёные видели структуру лишь схематично. DotA оказался не одиночным белком, а частью сложной машины.
• В 2017 году в Йельском университете появился первый крио-электронный микроскоп, а Цзюнь Лю присоединился к факультету, что ускорило открытие.
• Постдоки Самира Хейдари и Цзянь Юэ идентифицировали и собрали более 76 000 частиц, чтобы воссоздать полную структуру наномашины.
• Было обнаружено 20 различных белков Dot, ответственных за структуру и функции этой машины.

Что удалось увидеть

• Учёные создали 3D-визуализацию в высоком разрешении, показывающую, как наномашина меняет конфигурацию: из закрытого состояния она открывает канал.
• Через этот канал легионелла доставляет в клетки-хозяева бактериальные «эффекторные» белки, чтобы захватить контроль над их функциями.
• «Теперь я могу визуализировать тот самый белок, с которого начал работу 30 лет назад, как критический элемент канала — это сбывшаяся мечта», — сказал Крейг Рой.

Значение и перспективы

• Канал переносит более 300 различных белков, что указывает на его широкий потенциал для клинического применения.
• Следующая цель — понять механику работы: действует ли канал как иголка швейной машины или как спусковой механизм, встраивающийся в клетки.
• Помимо борьбы с болезнью легионеров, открытие может помочь в изучении того, как манипулировать способностью бактерий передавать гены устойчивости к антибиотикам.
• «Наличие этой технологии здесь — жизненно важный шаг на пути к разработке будущих лекарств», — заключил Цзюнь Лю.