Ключевой этап в процессе заражения болезнью легионеров

Исследователи NIH обнаружили ключевой этап биохимической последовательности, которую использует бактерия, вызывающая болезнь легионеров, для размножения внутри инфицированных клеток.

Известно, что бактерия активирует клеточный белок, чтобы скрыться от защитных механизмов клетки во время размножения. В текущем исследовании ученые выяснили, как бактерия выключает этот белок, чтобы ее потомство могло покинуть клетку и начать процесс заражения заново.

Это открытие может в будущем привести к новым способам лечения болезни легионеров и заболеваний, вызываемых родственными бактериями.

Болезнь легионеров — это форма пневмонии, вызываемая несколькими типами бактерий Legionella. Бактерии живут в пресной воде и часто встречаются в джакузи, блоках охлаждения кондиционеров и фонтанах. Заболевание распространяется при вдыхании капель воды, содержащих бактерии.

Механизм уклонения от иммунитета

Процесс заражения начинается, когда бактерии Legionella поглощаются иммунными клетками — макрофагами. Макрофаги заключают их в мембранные структуры — фагосомы, где патогены обычно уничтожаются.

Legionella скрывается внутри фагосом, подчиняя себе защитные механизмы клетки. Бактерия захватывает клеточный белок Rab1. Ферменты бактерии химически изменяют Rab1, добавляя к нему молекулу AMP (аденозинмонофосфат). Модифицированный Rab1 располагается на поверхности фагосомы и служит "маяком", привлекающим транспортные везикулы клетки — пузырьки, используемые для перевозки белков. Везикулы покрывают поверхность фагосомы и сливаются с ее мембраной, маскируя ее.

"Добавление AMP к Rab1 похоже на заклинивание выключателя в положении «включено», — объяснил старший автор исследования Маттиас П. Махнер, доктор философии. — Таким образом, бактерия заставляет клетку-хозяина непрерывно доставлять везикулы к фагосоме, пока маскировка не завершена".

Спрятавшись внутри замаскированной фагосомы, бактерия размножается, а затем разрушает мембрану клетки-хозяина, чтобы покинуть макрофаг и заразить новые клетки.

Как бактерия "выключает" систему

В текущем исследовании ученые искали способ, которым Legionella отключает "заклинивший" Rab1, прекращая привлечение везикул.

Они обнаружили в генах бактерии информацию для производства белка SidD. В серии экспериментов было установлено, что белок SidD отрезает молекулу AMP от Rab1, что останавливает "сигнал" для везикул.

"SidD выключает Rab1, когда бактерия больше в нем не нуждается", — сказал доктор Махнер.

Значение открытия

Это открытие может привести к новым подходам в лечении инфекций, вызванных Legionella. Оно также имеет значение для лечения других заболеваний. Помимо Legionella, стратегию добавления AMP к белкам клетки-хозяина используют и другие патогенные бактерии, такие как:

• Vibrio parahemolyticus (может загрязнять морепродукты и вызывать пищевое отравление).
• Haemophilus somni (может вызывать инфекцию крови у крупного рогатого скота).