Pseudomonas aeruginosa использует систему доставки токсинов для атаки конкурентов, не повреждая себя

Микробиологи раскрыли хитрую тактику бактерии Pseudomonas aeruginosa для вытеснения конкурентов. Она использует иглоподобную систему доставки токсинов, чтобы пробивать клеточные стенки соперников, не причиняя вреда себе.

Этот механизм атаки помогает ей выживать во внешней среде и может способствовать развитию инфекций.

P. aeruginosa — распространённая бактерия, обитающая в почве, а также оппортунистический патоген, наиболее известный инфекциями лёгких у пациентов с муковисцидозом.

Учёные обнаружили, что P. aeruginosa вводит токсины в бактерии-конкуренты с помощью иглоподобного устройства для прокола, называемого системой секреции VI типа (T6SS). Токсины разрушают защитные барьеры конкурентов — их клеточные стенки. Исследование также описывает сложные защитные механизмы, с помощью которых P. aeruginosa защищается от своего же оружия.

Журнал Nature опубликует результаты 21 июля.

Хотя эта бактерия в целом безвредна для здоровых людей, она использует преимущество у людей с ослабленным иммунитетом, объяснил ведущий автор Алистер Расселл. P. aeruginosa способна процветать в густой слизи дыхательных путей пациентов с муковисцидозом и на обожжённой или повреждённой коже, что делает её серьёзной проблемой для общественного здравоохранения. Во всех этих средах есть одна общая черта: другие бактерии.

По словам Расселла, «конкуренция среди бактерий жестока и свирепа». Убивая конкурентов, P. aeruginosa расширяет свою территорию, что ведёт к её общему успеху. Более того, чем лучше она способна пережить другие бактерии в окружающей среде, тем выше шанс, что она столкнётся с людьми и колонизирует их.

Исследователи детально описали механизм работы T6SS, который пробивает защитный слой бактерий и доставляет токсичные белки, разрушающие клеточную стенку. После того как клеточная стенка скомпрометирована, клетка лопается, как переполненный водяной шар.

Механизм T6SS транспортирует токсины так, что они никогда не попадают в пространство клеточной стенки самой P. aeruginosa. Чтобы отразить атаку других представителей своего вида, каждая клетка P. aeruginosa также имеет специфические иммунные белки, которые инактивируют токсины, введённые соседними клетками.

Бактериальные виды, у которых нет этих иммунных белков, уязвимы.

Исследование также подтверждает предыдущие наблюдения об эволюционном сходстве между иглоподобным механизмом доставки T6SS и бактериофагами — вирусами, поражающими бактерии.

Интересно, что в методе, называемом «фаговая терапия», учёные давно пытались использовать антибактериальные свойства этих вирусов для лечения бактериальных инфекций. Одно из ограничений — бактериофаги относительно нестабильны и для увеличения своей численности нуждаются в бактерии-хозяине. Исследователи воодушевлены потенциалом антибактериальных свойств T6SS, которые можно было бы использовать аналогичным образом.

Расселл пояснил: «Мы могли бы взять полезные бактерии, генетически добавить им эту систему и усилить их способность очищать среду от профессиональных патогенов — тех бактерий, которые существуют за счёт вызывания болезней».

Знание этого сложного бактериального антимикробного механизма также может помочь в разработке более совершенных лекарств.

«Если бы учёные смогли подавить эту систему секреции у Pseudomonas с помощью нового типа антибиотика, этот оппортунистический патоген не смог бы прорвать нормальный, здоровый барьер из бактерий в организме человека», — отметил Расселл.