Протонний градієнт викликає сальмонельну інфекцію - звіт про інновації
Сальмонела є однією з найпоширеніших причин бактеріальних шлунково-кишкових інфекцій. Щоб заразити людей, бактерії використовують складну стратегію: вони наближаються до клітини-хазяїна, стикуються, а потім вводять сигнальні речовини, що дозволяють їм проникнути в клітину.
Вчені Центру досліджень інфекцій Гельмгольца (HZI) у Брауншвейзі тепер змогли показати, як ці речовини-сигнали можуть виділятися і таким чином виділятися під час зараження. Свої результати дослідники опублікували в журналі "PLOS Genetics".
Забруднені яйця, десерти та сирі продукти з птиці є одними з найпоширеніших причин зараження сальмонелою. Вони викликають сильне запалення кишечника, яке навіть може призвести до летального результату, особливо у маленьких дітей та людей похилого віку.
Бактерії потрапляють в організм з їжею і активно рухаються до клітин кишечника з обертовим джгутиком - також відомим як джгутик. Опинившись там, сальмонели використовують так званий голковий комплекс для зараження господаря:
Вони стикуються з клітиною і вводять в неї токсини молекулярною голкою. Вони дозволяють бактеріям заражати клітину господаря, щоб вижити і розмножуватися всередині.
Так звана система секреції III типу має вирішальне значення для введення токсинів через голковий комплекс та для розвитку джгутика (або джгутика). До цього часу вчені припускали, що АТФаза, зв’язана з основою голчастого комплексу та джгутиком, мала важливе значення для функції системи секреції типу III. АТФази - це ферменти, що сприяють хімічній реакції, що виділяє енергію.
Потім це можна використовувати для стимулювання інших реакцій - наприклад, виділення тут токсинів. "Тепер ми вперше змогли показати, що система також працює, коли АТФаза недоступна", - говорить д-р. Марк Ерхардт, керівник молодшої дослідницької групи “Інфекційна біологія сальмонели” при HZI. "Тільки градієнт протону здається справді необхідним, АТФаза виконує лише допоміжну роль". Таким чином, фермент підвищує ефективність системи, але не є важливим для її функції.
Ця знахідка допомагає дослідникам насамперед краще зрозуміти молекулярні механізми системи секреції. Це особливо важливо, оскільки, окрім сальмонели, велика кількість інших грамнегативних бактерій також використовує систему секреції типу III для зараження клітин господаря. Молекулярне розуміння процесу зараження дозволяє вченим цілеспрямовано маніпулювати ним у майбутньому. "Це робить його гарною відправною точкою для нових методів лікування грамнегативних бактерій", - говорить Ерхардт.
Але відкриття цікаве не лише з медичної, а й з еволюційної точки зору. Зрештою, бактеріальний джгутик часто служить прикладом руху «інтелектуального дизайну», що щось таке складне не могло розвинутися.
Однак результати тепер свідчать про те, що АТФаза додала себе до первинної системи секреції типу III, керованої протонами, щоб зробити процес секреції більш ефективним. Це дало бактеріям перевагу у відборі. "Це доводить, що навіть такий складний наномашина, як джгутик, може бути розбитий на менш складні, але все ще функціональні субодиниці, і, отже, суперечить поглядам руху" інтелектуального дизайну ", - говорить Ерхардт.
Оригінальна публікація:
Секреція білка III типу, незалежна від АТФази, в кишковорозчинній сальмонелі, Марк Ерхардт, Макс Е. Мертенс, Флоріан Д. Фабіані та Келлі Т. Хьюз, Plos Genetics, 2014. DOI: pgen. 1004800
Центр досліджень інфекції Гельмгольца:
У Центрі досліджень інфекцій імені Гельмгольца (HZI) вчені досліджують механізми зараження та їх захист. Що перетворює бактерії чи віруси на патогени: Розуміння цього повинно забезпечити ключ до розробки нових препаратів та вакцин. http://www.helmholtz-hzi.de
Молодша дослідницька група "Інфекційна біологія сальмонел" досліджує тактику атаки бактерій на HZI - з метою розробки нових стратегій проти бактеріальних інфекцій.