Как токсин сибирской язвы образует смертельный «конвейер»

Исследователи построили трёхмерную карту токсина сибирской язвы, которая может объяснить, как он эффективно переносит свои смертельные компоненты в цитоплазму инфицированных клеток. Исследование, опубликованное 26 сентября в The Journal of General Physiology, предполагает, что бактериальный белок действует как «конвейер», позволяя токсичным ферментам непрерывно проникать через клеточные мембраны.

Во время инфекции сибирской язвы бактерия Bacillus anthracis выделяет токсин, состоящий из двух родственных ферментов — летального фактора (LF) и отёчного фактора (EF) — и третьего белка, защитного антигена (PA). Эти три белка связываются друг с другом и поглощаются в эндосомы клеток-хозяев. Затем от семи до восьми молекул PA образуют пору в мембране эндосомы, позволяя LF и EF переместиться в цитоплазму, где они повреждают и в конечном итоге убивают клетку-хозяина. Однако для прохождения через пору LF и EF должны развернуться в просвете эндосомы, прежде чем снова свернуться в активную конформацию в цитоплазме.

Команда исследователей использовала криоэлектронную микроскопию для построения трёхмерной карты «препорового» комплекса, образованного PA и LF непосредственно перед началом транслокации. Карта показала семь молекул PA, окружающих узкую пору, с тремя молекулами LF, расположенными на её краю и готовыми к транслокации. Каждая молекула LF связывалась не только с субъединицами PA, но и со своей соседней молекулой LF по часовой стрелке. Исследователи полагают, что эти взаимодействия между молекулами LF могут удерживать токсичные ферменты на месте и предотвращать их преждевременное разворачивание.

Более того, когда первая молекула LF входит в пору, её соседняя молекула дестабилизируется, что позволяет ей немедленно последовать за первой. Дополнительные молекулы LF могут связываться с освободившимися местами на краю поры, создавая непрерывный поток молекул в цитоплазму. Электрофизиологические записи работы препорового комплекса подтвердили идею о его способности непрерывно транспортировать молекулы LF. «Мы продемонстрировали, что пора сибирской язвы может транслоцировать полноразмерный LF высокоэффективно, быстро и надёжно», — говорит ведущий исследователь. «Пора может оставаться полностью загруженной в течение длительного времени, действуя как конвейер, транспортируя непрерывную "цепочку" смертельных молекул LF».