Разгадан секрет размножения хламидий

Исследователи из Университета Флориды разрешили загадку двадцатилетней давности о том, как бактерии хламидии делятся и размножаются. Работа лаборатории микробиолога Энтони Морелли показывает, что процесс репликации этих паразитических патогенов отклоняется от почти универсальной нормы.

В США заболеваемость хламидиозом, наиболее известным как инфекция, передающаяся половым путем, выросла на 3% между 2017 и 2018 годами, достигнув 1,7 миллиона случаев — самого высокого показателя, когда-либо зарегистрированного CDC. Возбудитель — уникальная бактерия настолько малая и необычная, что изначально её приняли за вирус.

Почти все бактерии имеют защитную клеточную стенку из полимера пептидогликана. Долгое время считалось, что у хламидий её нет. Лаборатория Морелли опровергла это предположение. В 2014 году в журнале Nature они показали, что хламидии всё же производят пептидогликан, но в мизерных количествах: он появляется кратковременно во время деления в точке расщепления бактерии на две дочерние клетки. В 2016 году в PLOS Pathogens было охарактеризовано, как хламидии формируют небольшое кольцо пептидогликана, которое выравнивается по плоскости деления, а затем быстро разбирается, чтобы избежать обнаружения иммунной системой хозяина.

Теперь команда Морелли раскрыла ещё один секрет: какие белки управляют репродуктивным процессом хламидий.

Новое исследование, опубликованное в журнале mBio, показывает, что хламидии для деления кооптируют два гена, определяющих форму, — mreB и rodZ. Их белки формируют структурный каркас для деления, выполняя роль, которую у подавляющего большинства бактерий играет белок FtsZ.

Ключевые моменты открытия:

• При секвенировании генома Chlamydia trachomatis более 20 лет назад обнаружилось отсутствие гена ftsZ, считающегося незаменимым для деления бактерий.
• Исследователи идентифицировали два гена хламидий — mreB и rodZ, — которые бактерия использует для опосредования деления клетки.
• MreB и RodZ — это типичные белки, помогающие определить форму и размер бактерии и способствующие росту клеточной стенки. Ранее их никогда не показывали в роли замены FtsZ.
• В экспериментах с E. coli подавление собственного FtsZ и MreB у бактерии приводило к потере палочковидной формы и неспособности делиться.
• Введение генов хламидийного MreB и RodZ в мутантную E. coli (с подавленным FtsZ) восстановило способность к делению, но клетки приобрели сферическую форму.
• RodZ действует как проводник, направляющий MreB к плоскости деления, где затем собирается новая клеточная стенка.

Хламидии — облигатные внутриклеточные паразиты. Миллионы лет назад, перейдя к жизни внутри клетки хозяина, они подверглись редукции генома, избавляясь от ненужных генов. Возможно, ftsZ был утрачен в этом процессе.

«Красота биологии в её разнообразии, — говорит Морелли. — Мы показали новую функцию нескольких белков, которые охарактеризованы у других организмов, но используются по-другому у этого значимого человеческого патогена. Это может открыть путь к открытию новых ингибиторов этих важных функций».