Включение и выключение болезней: как генный переключатель может помочь в борьбе с бактериальными инфекциями

от

Патогены становятся всё более устойчивыми к антибиотикам. С целью разработки новых терапевтических подходов для более эффективного лечения бактериальных инфекций в будущем исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и Института Макса Планка в Марбурге изучили бактерию, связанную с чумой — Yersinia enterocolitica.

Она использует специальный механизм инфекции, с помощью которого активно переключается между репродуктивной и инфекционной фазами. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Pathogens.

Бактерии и их механизмы

Бактериальные патогены, такие как Salmonella, Shigella или Yersinia, используют систему секреции III типа (T3SS) — белковую структуру, похожую на шприц, для целенаправленной инъекции белков, вызывающих болезнь, в клетки человека. Эта система инъекций имеет решающее значение для способности бактерий вызывать инфекции, позволяя Yersinia подавлять иммунный ответ организма. Однако активация T3SS имеет свою цену: как только она активна, бактерии перестают расти и больше не могут размножаться и распространяться.

До сих пор было неясно, как Yersinia enterocolitica разрешает этот конфликт между вирулентностью и размножением. Однако исследовательская группа под руководством доктора Андреаса Дипольда показала, что у Y. enterocolitica есть своего рода датчик плотности. Когда бактерий много, регуляторный механизм выключает T3SS. Система секреции остаётся активной только в клетках на внешнем крае колонии.

Это позволяет бактериям, которые не подвергаются воздействию иммунной системы, продолжать размножаться. Как только бактерии снова распространятся, систему можно будет реактивировать.

Ключевым в этом механизме переключения является белок VirF, который контролирует формирование T3SS. Более высокая плотность клеток приводит к увеличению концентрации малых молекул РНК, которые затем снижают активность белкового комплекса, значительно уменьшая активность всей системы секреции.

Исследователи также выяснили, что при высокой плотности клеток деактивируется не только T3SS, но и белок YadA, отвечающий за адгезию к клеткам в организме хозяина. В результате бактерии становятся более подвижными и менее заметными для иммунной системы. Этот механизм уклонения может помочь бактериям достичь новых тканей или образовать новые колонии в организме человека.

«Наши результаты показывают, что Yersinia не просто пассивно реагирует на условия окружающей среды. Вместо этого она активно переключается между вирулентной и репродуктивной фазами», — сказал Дипольд. «Это позволяет ей противостоять иммунному ответу, а затем эффективно размножаться».

Система T3SS может быть повторно собрана в течение 30–60 минут. Исследование предоставляет важную информацию не только о том, как начинаются бактериальные инфекции, но и о том, как они протекают.

«Многие терапевтические подходы сосредоточены на том, как начинаются инфекции, но нам также необходимо знать, как микробы ведут себя в организме позже», — отметил Дипольд, добавив, что специфическая деактивация T3SS при высокой плотности клеток является недооценённым, но потенциально полезным терапевтическим механизмом.

В долгосрочной перспективе такие знания могут улучшить лечение бактериальных инфекций, например, путём целенаправленного нарушения механизмов переключения или воздействия на то, как бактерии ощущают плотность клеток.

«Чем больше мы знаем об этих системах, тем лучше мы можем им противодействовать», — заключает Дипольд.

Предоставлено Технологическим институтом Карлсруэ.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте