Учитывая рост лекарственной устойчивости во всем мире, бактериальные инфекции представляют собой одну из самых серьезных глобальных угроз для здоровья человека. Расшифровав взаимодействие хозяина и патогена на молекулярном уровне, исследователи надеются проложить путь к новым методам лечения. Изучая реакцию клетки на сальмонеллу, ученые сделали важное открытие.
Все бактерии разработали умные механизмы для выживания и размножения в клетках-хозяевах. Типичным примером являются сальмонеллы: обычно они прячутся в частицах, связанных с мембраной, и лишь очень немногие бактерии проникают внутрь клетки. Эти беглецы чрезвычайно опасны, поскольку они размножаются и распространяются с огромной скоростью. Чтобы остановить такое вторжение, клетки разработали очень эффективные стратегии защиты. Междисциплинарная группа, работающая с профессором Иваном Дикичем (Институт биохимии II) и профессором Майком Хайлеманном (Институт физической и теоретической химии) из Франкфуртского университета им. молекулярном уровне.
Белковые цепи передают провоспалительные сигналы
При бактериальном вторжении клетки реагируют быстро: они помечают сбежавшие бактерии небольшим белком под названием убиквитин, который, как известно, регулирует многочисленные клеточные процессы. Прикрепленные флажки содержат цепочки по-разному связанных молекул убиквитина, в результате чего получается секретный код, который до сих пор был расшифрован лишь частично. Подобно мобильным передающим башням, эти цепи убиквитина передают специфические сигналы с поверхности бактерий в клетку.
Используя микроскопию сверхвысокого разрешения, франкфуртской команде удалось визуализировать различные цепи убиквитина на поверхности бактерий и детально проанализировать их молекулярную организацию. Они обнаружили, что один тип цепи, так называемые линейные цепи, играет существенную роль во время бактериальной инвазии. Линейные цепи убиквитина вызывают деградацию бактерий и запускают воспалительный сигнальный каскад, что приводит к ограничению бактериальной пролиферации. Кроме того, исследователи идентифицировали фермент отулин как важный регулятор, способный ограничивать эту реакцию - очень важное понятие, учитывая тот факт, что чрезмерное воспаление является одной из основных причин повреждения тканей после бактериальной инфекции.
Сигнализация потребности клеток в защите от патогенов - это лишь одна из важных функций убиквитина. Малый белок также участвует в развитии и прогрессировании воспалительных и нейродегенеративных заболеваний, а также рака. Однако до сих пор очень мало известно о том, как небольшие ошибки в системе убиквитина способствуют возникновению этих серьезных заболеваний человека, и как эта система может быть нацелена на фармацевтические цели.
Эти новые открытия прокладывают путь для многих последующих проектов, которые в конечном итоге могут привести к новым терапевтическим подходам. Совсем недавно Иван Дикич получил один из расширенных грантов ERC в размере 2,5 млн евро, в рамках которого он более подробно исследует роль убиквитина в модулировании взаимодействия хозяина и патогена.