Молекулярная карта показывает, как обезвредить опасное биологическое оружие

Francisella tularensis — возбудитель туляремии и один из самых заразных патогенов в мире. Центры по контролю заболеваний относят туляремию к шести наиболее опасным агентам биологического терроризма.

Американские ученые из Университета Дьюка составили карту сложной молекулярной схемы, которая позволяет этой бактерии становиться вирулентной. Исследование, опубликованное 1 сентября 2017 года в журнале Genes & Development, выявило уникальную характеристику бактерии, которая может стать мишенью для будущих лекарств.

Ключевые факты о патогене:

• Исключительно устойчив, заражает людей, кроликов, комаров.
• Для заражения человеку достаточно вдохнуть всего 10 микроскопических частиц бактерии.
• По оценкам ВОЗ, распыление 50 кг F. tularensis над городом с 5 млн человек вызвало бы около 250 000 тяжелых заболеваний и 19 000 смертей.

Суть открытия:

Исследователи изучили кластер генов "Francisella pathogenicity island", необходимый для вирулентности. Они обнаружили, что ключевую роль играет молекула "алармона" ppGpp, которая реагирует на стрессовые условия.

С помощью рентгеновской кристаллографии была определена атомная структура белков:

• MglA (macrophage growth locus protein A)
• SspA (stringent starvation protein A)
• PigR (pathogenicity island gene regulator)

Было установлено, что MglA и SspA образуют двухкомпонентный белок с уникальным связывающим карманом для ppGpp. Связывание ppGpp приводит к рекрутированию PigR и стабилизации РНК-полимеразы в этой области генома. Формируется крупный комплекс, который активирует гены патогенности.

Критическое подтверждение: Когда ученые создали мутации, разрушающие карман для связывания ppGpp, активация вирулентности стала невозможной.

"Мы раскрыли совершенно новый способ контроля вирулентности. Если мы сможем заблокировать этот связывающий карман, то сможем остановить вирулентность F. tularensis. Это был бы новый способ борьбы с этой бактерией — путем ее обезвреживания с помощью препаратов против вирулентности, а не путем уничтожения антибиотиками", — заявил старший автор исследования Ричард Г. Бреннан.