Исследователи из Гарвардской медицинской школы, Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Университета Джорджии описали, как готовится и упаковывается белок, который позволяет стрептококковым и стафилококковым бактериям прилипать к клеткам человека. Исследование, которое может способствовать разработке новых антибиотиков, будет опубликовано в номере журнала Journal of Biological Chemistry от 6 апреля.
Все бактерии имеют стандартную систему секреции, которая позволяет им экспортировать различные типы белков за пределы своих клеток. Важным классом внеклеточных молекул, продуцируемых патогенными бактериями, являются адгезины, белки, которые позволяют бактериям прикрепляться к клеткам-хозяевам. По неизвестным причинам адгезины SRR (serine-rich-repeat) бактерий Staphylococcus и Streptococcus - патогенов, которые могут быть вовлечены в серьезные инфекции, такие как бактериальный менингит, бактериальная пневмония и перикардит, - транспортируются через путь секреции, аналогичный стандартному. система, но предназначенная исключительно для адгезина.
Это было бы так, как если бы склад, который обрабатывает много видов товаров, должен был иметь отдельный набор дверей и вилочных погрузчиков только для одного из своих товаров. Том Рапопорт, профессор Гарвардской медицинской школы, руководивший новым исследованием, хотел понять, что именно делают эти специализированные молекулярные цепочки поставок.
«Меня заинтриговал тот факт, что у некоторых бактерий есть вторая система секреции, которая отделена от канонической системы секреции и предназначена только для секреции одного белка», - сказал Рапопорт. «Есть целая машина, и она делает только одно».
Ю Чен, в то время научный сотрудник лаборатории Рапопорта с докторской степенью, руководил расследованием. Она обнаружила, что для того, чтобы транспортироваться, белок адгезин должен быть модифицирован определенными сахарами с помощью трех ферментов, действующих в определенной последовательности. Эти модификации сахара стабилизируют белок и повышают его липкость к клеткам-мишеням. Кроме того, эксперименты показали, что два белка адгезин-специфического пути, функция которых ранее была загадочной, по-видимому, способны связываться с этими сахарами, предположительно позволяя им переносить адгезин к клеточной мембране, где расположен специальный выходной канал адгезина..
Сложность транспортной системы адгезина потребовала сотрудничества с исследовательскими группами Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Гарвардской медицинской школы и Университета Джорджии. Сотрудники лаборатории Пола Саллама в Калифорнийском университете в Сан-Франциско представили клиническую картину, сотрудники лаборатории Маофу Ляо в Гарварде охарактеризовали нацеливающий комплекс с помощью электронной микроскопии, а сотрудники лаборатории Парасту Азади в Джорджии проанализировали модификации сахара.
«Это сложная система, поскольку она включает в себя модификацию белков, активность шаперонов и нацеливание на мембраны, поэтому мы столкнулись с множеством проблем», - сказал Чен.«Это (исследование) - отличный пример того, как сотрудничество лабораторий в научном сообществе способствует развитию человеческих знаний».
Причина, по которой эти бактерии используют этот отдельный путь экспорта адгезинов, остается неясной. Но поскольку этот путь уникален для стрептококковых и стафилококковых бактерий, новое понимание его компонентов может помочь исследователям в будущем разработать узконаправленные антибиотики для лечения инфекций, вызванных этими бактериями.
«Вы можете себе представить, что вы можете разработать новые антибиотики, которые могут воздействовать на этот путь», - сказал Рапопорт. «(Они) были бы очень специфичны для патогенных бактерий».