Пили типа IV, необходимые для многих патогенов, вызывающих заболевания, представляют собой волосовидные придатки, которые вырастают из клеток бактерий и втягиваются обратно в них, позволяя им двигаться и прикрепляться к поверхностям. Хотя патогенные бактерии часто полагаются на специализированный молекулярный мотор для втягивания своих пилей, новое исследование в PLOS Pathogens показывает, что второстепенный белок пилин вызывает ретракцию пилей у бактерии холеры Vibrio cholerae.
Бактерии используют ряд очень сложных молекулярных инструментов для колонизации своих хозяев. Одной из самых распространенных является сложная наномашина, называемая пилусом типа IV. Эта наномашина имеет от 10 до 30 молекулярных компонентов, производя изысканно тонкие нити, которые отходят от поверхности бактерий и могут быть в несколько раз длиннее самих бактерий. Эти нити ворсинок обладают замечательным набором функций, которые зависят от их способности (i) прикрепляться ко многим субстратам, включая поверхности клеток-хозяев, ворсинки соседних бактерий, ДНК и бактериальные вирусы (бактериофаги), и (ii) деполимеризоваться или втягиваться. который тянет бактерии вдоль поверхности слизистых оболочек, сближает их в защитные агрегаты и может даже притягивать субстраты, такие как ДНК и бактериофаги, для питания и генетической изменчивости.
В сотрудничестве с исследователями из Дартмутского колледжа и Университета Саймона Фрейзера, д-р Николас Биайс, доцент кафедры биологии Бруклинского колледжа Городского университета Нью-Йорка (CUNY), разработал анализ в своей лаборатории, который впервые выявил время, когда ворсинки V. cholerae типа IV могут втягиваться без этого молекулярного мотора, и это втягивание необходимо для того, чтобы эти ворсинки функционировали. Вместо молекулярного мотора небольшой минорный белок пилин запускает ретракцию пилуса. «Величина сил, однако, намного меньше», - сказал доктор Биэ. «Если Neisseria gonorrhoeae может тянуть примерно в 100 000 раз больше собственного веса, то Vibrio cholerae едва достигает 1 000-кратного веса своего тела. потенциально помочь в разработке новых антибиотиков».
«Этот отчет […] демонстрирует, что бактерия, вызывающая холеру, приводит в действие наномашину, необходимую для заражения, иначе, чем другие болезнетворные бактерии», - сказал д-р Хэнк Зайферт, профессор биомедицинских наук в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета., который не участвовал в исследовании. «Эти результаты резко меняют наше понимание того, как функционируют эти наномашины, чтобы дать представление о механизмах, вызывающих холеру и разработку синтетических наномашин."
Исследования функции пилей типа IV не только улучшат наше понимание патогенеза V. cholerae, но также помогут в разработке будущих стратегий профилактики и лечения холеры.