Как Salmonella выживает в условиях инфекции: ключевая роль метаболизма и магния

Новое исследование Йельского университета раскрыло молекулярные механизмы, позволяющие патогену Salmonella enterica серовар Typhimurium выживать внутри иммунных клеток-макрофагов, несмотря на враждебную среду.

Переворот в "углеродных предпочтениях"

  • В лабораторных условиях Salmonella, как и большинство микроорганизмов, предпочитает глюкозу в качестве источника углерода.
  • Однако внутри макрофагов её предпочтения кардинально меняются: патоген переключается на альтернативные источники углерода, такие как глюконат и глицерин.

Ключевой триггер — дефицит магния

При обнаружении патогена клетка-хозяин отвечает, ограничивая доступ к магнию (Mg2+) — важнейшему кофактору сотен биохимических реакций. В ответ на стресс нехватки магния в Salmonella происходят физиологические изменения:

Молекулярный механизм

Дефицит магния запускает каскад изменений:

  1. Снижается концентрация ключевой сигнальной молекулы — циклического аденозинмонофосфата (cAMP).
  2. Это уменьшает активность главного регулятора утилизации углерода — белка CRP (cAMP receptor protein).
  3. В результате подавляется экспрессия генов, отвечающих за усвоение источников углерода, что и перестраивает метаболизм патогена.

Значение для лечения инфекций

Исследование объясняет давнюю дилемму: почему Salmonella, чувствительная к антибиотикам in vitro, становится устойчивой in vivo.

"Эти данные подтверждают растущий объём литературы, указывающей на то, что метаболизм является основой для толерантности к антибиотикам у бактерий", — отмечает ведущий автор Ник Покоржински.

Обнаруженный механизм может быть общим для многих внутриклеточных патогенов. Более того, учитывая универсальную роль магния и консервативность метаболических путей, открытие может иметь значение для понимания динамики микробиома кишечника и даже роста раковых клеток.