Бактериальная система инъекции с молекулярным переключателем, управляемым светом

Исследователи из Института Макса Планка научились контролировать с помощью света систему инъекции бактерий (T3SS), которую такие патогены, как Salmonella или Yersinia, используют для впрыскивания вирулентных белков в клетки эукариотического хозяина. Это открывает путь к использованию T3SS в биотехнологии и медицине для контролируемой доставки белков в клетки.

Важность и потенциал T3SS

• Роль в инфекциях: T3SS критически важна для вирулентности многих опасных патогенов (Salmonella, Shigella, патогенные E. coli, Pseudomonas aeruginosa), вызывающих миллионы смертей в год. Её наличие связано с повышенной смертностью и устойчивостью к антибиотикам.
• Двойной интерес: T3SS — это как цель для новых лекарств, так и потенциальный инструмент для контролируемой доставки белков в клетки-хозяева по принципу «троянского коня». Один инжектисом может перенести несколько тысяч белков-эффекторов за секунды.
• Проблема точности: Естественная система срабатывает немедленно при контакте с любой клеткой-хозяином, что непригодно для прицельного применения, например, в терапии опухолей.

Оптогенетический контроль инъекции

Исследовательская группа Андреаса Дипольда нашла способ контролировать T3SS с молекулярной точностью, используя принципы оптогенетики:

• Основа метода: Было обнаружено, что некоторые компоненты T3SS динамично обмениваются между аппаратом и внутренней частью бактерии.
• Создание переключателя: Динамичный компонент T3SS соединили с одной частью оптогенетического белкового переключателя, а другую его часть закрепили на бактериальной мембране.
• Принцип работы: При облучении синим светом конформация переключателя меняется, что позволяет управлять доступностью ключевых компонентов T3SS и, следовательно, включать или выключать функцию инъекции с миллисекундной скоростью.

Применение системы LITESEC

Система, названная LITESEC, гибка в отношении типа впрыскиваемых белков. В сотрудничестве с Торстеном Штиве из Марбургского университета исследователи использовали её для направленной атаки и уничтожения культивируемых опухолевых клеток. В планах — применение этой техники как для фундаментальных исследований, так и для разработки новых терапевтических подходов.