Идентифицирована новая система распознавания, отслеживающая болезнетворные бактерии у C. elegans

Исследование, опубликованное в Immunity под руководством врача-учёного Рида Пуккила-Уорли, описывает новый способ обнаружения микробной инфекции, который перехватывает сигналы роста патогенов для оценки угрозы со стороны вирулентных бактерий.

Ядерный гормональный рецептор у нематоды C. elegans чувствует токсичный метаболит, продуцируемый бактериальным патогеном Pseudomonas aeruginosa, и активирует врождённый иммунитет. Эти данные раскрывают древнюю стратегию, которая проливает свет на истоки обнаружения патогенов и может быть одной из самых примитивных форм иммунного распознавания у животных.

"Наше исследование расширяет понимание того, как хозяева различают полезные и вредные бактерии, что учит нас чему-то важному об эволюции нашей иммунной системы", — сказал доктор Пуккила-Уорли.

Работая с P. aeruginosa — бактерией, часто вызывающей инфекции у пациентов в больницах и всё более устойчивой к антибиотикам, — учёные провели серию генетических скринингов с мутантными бактериями. Они обнаружили, что бактерии, неспособные продуцировать специфический феназиновый метаболит, избегали обнаружения иммунной системой C. elegans. Это указывало, что именно этот метаболит служит сигналом для активации иммунитета.

"Этот результат интригует, потому что P. aeruginosa используют феназины для роста и вирулентности. Таким образом, врождённая иммунная система может перехватывать сигналы, производимые бактериями, чтобы идентифицировать те из них, которые размножились до опасного уровня", — пояснил Пуккила-Уорли.

В ходе второго эксперимента учёные идентифицировали сенсор в организме хозяина, который обнаруживает эти метаболиты. Им оказался ядерный гормональный рецептор — специализированный тип фактора транскрипции, который связывает феназиновый метаболит и напрямую активирует защиту от патогенов.

"Поразительно, что C. elegans чувствует этот бактериальный метаболит, чтобы обнаружить конкретный бактериальный патоген с удивительной специфичностью среди своей бактериальной пищи", — отметил Николас Д. Петерсон.

У людей системы распознавания образов в кишечнике (например, Toll-подобные рецепторы) сканируют физическую структуру бактерий. Нематоды в ходе эволюции утратили такие рецепторы распознавания патогенов. Данная работа показывает, что они используют ядерные гормональные рецепторы для обнаружения специфических метаболитов патогенов, что представляет собой новый тип распознавания образов.

Поскольку у C. elegans 274 ядерных гормональных рецептора, возможно, их геном содержит десятки подобных систем распознавания метаболитов. Ядерные гормональные рецепторы есть и у большинства животных, включая человека, что позволяет предположить существование аналогичных систем в других организмах.

"Удивительно, что C. elegans эволюционировали механизмы дифференциации хороших и плохих бактерий даже без канонических рецепторов для обнаружения патогенов. Это подчёркивает важность понимания эволюции нашей иммунной системы", — сказала Саманта Й. Цзе.