Новое исследование показало, что Бактериальные токсины могут нанести массовый ущерб клеткам, отключив сразу несколько важных функций.
Открытие может в один прекрасный день открыть двери для изучения более эффективных способов борьбы с опасными для жизни инфекциями, заявили ведущие исследователи Елена Кудряшова и Дмитрий Кудряшов из Университета штата Огайо.
Исследование было сосредоточено на том, как один бактериальный токсин, называемый ACD (тип, связанный с холерой и отравлением сырыми устрицами), модифицирует распространенный клеточный белок, называемый актином, и превращает его во вторичный токсин. Актин участвует во множестве процессов, включая сокращение мышц, деление клеток, клеточную коммуникацию и иммунный ответ.
Исследователи хотели лучше понять, как относительно небольшое количество бактериального токсина может нанести такой быстрый и значительный ущерб сильной сети актина. Их исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Теоретически избыток актина в каждой клетке человека должен затруднять ее выведение из строя, а выведение из строя мишеней - это дело бактериального токсина, стремящегося разрушить иммунную систему и вызвать заболевание у человека или животного.
«Вы можете думать об актине как о костях и мышцах клетки - и о барьере для того, что входит и выходит из клетки», - сказал Кудряшов, доцент кафедры химии и биохимии в штате Огайо. «Бактерии явно выгодно каким-то образом парализовать его, и теперь мы думаем, что знаем, как это происходит с одним актин-специфическим токсином."
Когда исследовательская группа из штата Огайо посмотрела, что происходит в живой клетке в режиме реального времени, они смогли понять, насколько быстро и эффективно действует токсин и как это происходит.
Токсин калечит действие белков-«инструкторов», многие из которых имеют общее свойство - способность связывать сразу несколько молекул актина. Постоянно связывая вместе несколько молекул актина, токсин ACD превращает их в новый универсальный токсин, который прочно связывается с этими «инструкторами» и блокирует их активность..
Это усиливает токсичность и дезорганизует клетку, и это не занимает много времени. Поражается крошечная часть актина - около 2 процентов в данной клетке. Затем токсин перенаправляется на менее многочисленные мишени, что приводит к каскаду клеточных изменений, нарушающих нормальную функцию. Предыдущая работа привела к лучшему пониманию этой деятельности за пределами живой клетки.
Это в основном похоже на то, как нанести вред нации, лишив всех ее инструкторов: политическое и военное руководство, учителей и других. Население (актин) есть, но без надлежащих инструкций большинство перевозок, импорта и экспорта, пограничная охрана и другие нормальные виды деятельности сразу останавливаются или дезорганизуются», - сказал Кудряшов.
Подобная работа особенно важна в свете растущей озабоченности по поводу устойчивых к антибиотикам инфекций, говорит Кудряшова, научный сотрудник в области химии и биохимии в штате Огайо.
«Бактерии становятся« умнее », и поэтому мы тоже должны стать намного умнее», - сказала она.
Токсины являются ключом к способности бактерий вызывать болезни у людей и животных. Одна молекула некоторых из самых смертоносных токсинов - например, выделяемых бактериями, вызывающими коклюш и дизентерию, - может убить целую клетку.
«Когда антибиотики работали эффективно, мы меньше беспокоились об этих процессах в клетке, но сегодня мы должны лучше понять, как бактерии процветают в нашем организме, чтобы ученые могли когда-нибудь найти альтернативные способы борьбы с ними», - сказала Кудряшова.
Предыдущая работа исследовательской группы показала, что этот конкретный бактериальный токсин воздействует на распространенные актиновые белки, в отличие от более ожидаемого воздействия на менее распространенные молекулы, которые посылают важные клеточные сигналы.