Як бактерії ієрсинії вбивають імунні клітини - MedMix
Бактерії ієрсинії примножують генетичну інформацію для своїх збудників хвороб і одночасно вистрілюють смертельні речовини в імунні клітини.
Коли бактерії потрапляють в організм людини або тварини, імунна система їх розпізнає як чужорідні. Потім імунні клітини намагаються видалити ці сторонні тіла. Вчені Центру досліджень інфекцій Гельмгольца (HZI) у Брауншвейгу та його колеги з Університету Умео у Швеції нещодавно з’ясували, як бактерії роду Yersinia встигають вбивати імунні клітини при першому контакті: вони відтворюють генетичну інформацію для своїх патогенних засобів і стріляють одночасно речовини, що потрапляють в імунні клітини, які вони швидко інактивують і вбивають.
Бактерії роду Yersinia можуть спричинити важкі захворювання кишечника та чуму у людей. Генетична інформація про засоби, які в першу чергу роблять ці бактерії небезпечними, передається Yersinia на окремій молекулі ДНК, плазміді вірулентності. Без цього кільця ДНК, яке відбувається незалежно від іншого генетичного матеріалу бактерій, ієрсинії абсолютно нешкідливі. Крім усього іншого, плазміда вірулентності містить план молекулярного шприца, за допомогою якого бактерії можуть потрапляти речовини в клітини господаря і, наприклад, ініціювати їх загибель. Дослідники вже знали, що якщо бактерії будуть заражені, вони будуть розвивати свої молекулярні шприци у більшій кількості, але як саме це відбувається, поки не було відомо.
Щоб розгадати загадку, дослідники, очолювані керівниками відділів Гансом Вольфом-Ватцем та Томасом Едгреном з Умеоського університету, виростили збудник пшеничного туберкульозу Yersinia у культуральних судинах та змоделювали в них інфекцію. Вони розподілили весь генетичний матеріал цих активованих бактерій і порівняли його з сплячими бактеріями. Результат: У випадку змодельованої інфекції бактерії мають одразу чотири копії своєї плазміди вірулентності, яка присутня лише один-два рази в кожній клітині, коли вона у стані спокою. На цьому етапі до проекту долучились дослідники HZI на чолі з Петрою Дерш, керівником відділу біологічної молекулярної інфекції. За допомогою мишей, заражених ієрсінією, вони дослідили, як відбувається збільшення кількості копій плазміди в живому організмі. "Бактерії дійсно вірулентні лише тоді, коли містять чотири копії плазміди", - каже Дерш. "Це абсолютно нова знахідка, і тепер ми змогли пояснити механізм, що стоїть за нею, використовуючи новітні технології секвенування в HZI".
Аарон Нусс, докторант кафедри Дерша, використовував дуже складний метод, щоб виділити всі копії ДНК бактерій від заражених мишей та їх послідовність. За допомогою цих копій, так званої РНК, можна визначити, які гени в даний час активні і використовуються для виробництва білків. Було помітно, що, крім усього іншого, репліказа - фермент, що розмножує плазміду - дедалі більше утворюється у разі зараження. У стані спокою вироблення цього ферменту знижується за допомогою певних факторів.
Однак при контакті з імунною клітиною настає протилежний ефект: бактерії негайно видаляють інгібуючі фактори і виробляють більше реплікази, яку плазміда вірулентності розмножується. Цим Yersinia запускають свої захисні механізми, які в кінцевому підсумку вбивають імунну клітину. "Ієрсінії починають цю програму в першу чергу, коли вони контактують з імунними клітинами, щоб якомога швидше захиститися від їх нападу", - говорить Петра Дерш. "Це коштує їм стільки енергії, що їм навіть доводиться тимчасово зупиняти своє зростання".
Нові висновки є результатом тісної співпраці: Ганс Вольф-Вац завершив тримісячне наукове перебування у відділі Дерша навесні, тоді як Томаш Едгрен прийшов до HZI на два тижні. За цей час вчені спільно провели значну частину тестів на заражених мишах. Однак публікація в журналі Science не закінчує співпрацю: "Разом ми хотіли б додатково з’ясувати механізми зараження ієрсінією, оскільки за нею також є цілі для можливих ліків, які можуть зробити бактерії нешкідливими", - каже Петра Дерш.