Патоген превращает белок в фактор вирулентности одним простым шагом

Респираторный патоген Pseudomonas aeruginosa, чтобы заразить хозяина, берёт обычный белок, обычно участвующий в синтезе других белков, и добавляет к нему три небольшие молекулы, превращая его в «ключ» для проникновения в клетки человека. Исследование, которое будет опубликовано 7 мая в mBio, выявило этот ранее неизвестный фактор вирулентности у P. aeruginosa — одной из самых частых причин внутрибольничной пневмонии.

Учёные давно считали, что P. aeruginosa в основном использует этот белок, называемый фактором элонгации Tu (EF-Tu), внутри клетки. Однако, как показало исследование, в качестве фактора вирулентности он может представлять уязвимость для бактерии. «Предполагается, что EF-Tu — это необходимый белок, и он также выполняет эти дополнительные функции. Если мы поймем, как он это делает, мы сможем разработать стратегии для его ингибирования», — говорит соавтор Джоанна Голдберг.

Пневмония, вызванная P. aeruginosa, — серьёзная проблема в больницах. Этот патоген также способствует развитию заболеваний лёгких у пациентов с муковисцидозом и образует плотные биоплёнки, которые трудно или невозможно лечить антибиотиками.

В предыдущей работе учёные обнаружили, что P. aeruginosa выносит белок EF-Tu на внешнюю поверхность клетки, но в модифицированной форме. Эта модифицированная форма распознаётся антителами к распространённому бактериальному эпитопу фосфорилхолину (ChoP). Взаимодействуя с рецепторами на клетках человека, ChoP выполняет важный шаг для установления инфекции у многих респираторных патогенов.

Используя масс-спектрометрию, сайт-направленный мутагенез ключевых остатков в белке и генетические исследования, учёные выяснили, что P. aeruginosa вносит в EF-Tu лишь небольшие изменения, чтобы заставить его имитировать ChoP. Бактерия переносит три метильные группы на лизин в EF-Tu, придавая ему структуру, сходную с ChoP, что позволяет ему связываться с рецептором PAFR.

Модифицированный EF-Tu не только похож на ChoP структурно, но и функционирует как он: тесты на культурах клеток дыхательных путей человека показали, что модификация EF-Tu позволяет бактерии прилипать к человеческим клеткам, внедряться в них и, вероятно, влиять на персистенцию в лёгких.

Как экологический патоген, P. aeruginosa обитает в почве, воде и других средах вне организма. Белки, которые могут работать в обеих средах — во внешней и в организме человека — были бы полезны бактерии. «Её взаимодействие с людьми случайно. Она — оппортунист. То, что у неё есть эта новая модификация на белке, который является неотъемлемой частью бактерии и позволяет ей прикрепляться, сохраняться и вызывать заболевание, — это захватывающе», — отмечает Голдберг.