Рак желудка, Ку-лихорадка, болезнь легионеров, коклюш - хотя инфекционные бактерии, вызывающие эти опасные заболевания, разные, все они используют один и тот же молекулярный механизм для заражения клеток человека. Бактерии используют этот механизм, называемый системой секреции типа IV (T4SS), для введения токсичных молекул в клетки, а также для распространения генов устойчивости к антибиотикам среди других бактерий. Теперь исследователи из Калифорнийского технологического института раскрыли трехмерную молекулярную архитектуру T4SS человеческого патогена Legionella pneumophila с беспрецедентными подробностями. В будущем это может позволить разработать точно нацеленные антибиотики для вышеупомянутых заболеваний.
Работа была выполнена в лаборатории Гранта Дженсена, профессора биофизики и биологии и исследователя Медицинского института Говарда Хьюза, в сотрудничестве с лабораторией Джозефа Фогеля в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе (WUSTL).. Статья с описанием исследования появилась в сети 22 апреля в журнале Nature Microbiology..
Существует девять различных типов бактериальных систем секреции, тип IV является наиболее сложным и универсальным. T4SS может переправлять большое количество токсичных молекул - до 300 одновременно - из бактерии в ее клеточную жертву, захватывая клеточные функции и подавляя клеточную защиту.
В 2017 году постдокторант Калифорнийского технологического института Дебнат Госал и его сотрудники использовали технику, называемую электронной криотомографией, чтобы впервые выявить общую архитектуру T4SS с низким разрешением у Legionella, бактерий, вызывающих болезнь легионеров. тяжелая и часто летальная форма пневмонии.
Госал вместе с Кванчхол Чжон из WUSTL и их коллегами создали подробную структурную модель этой динамической многокомпонентной машины. Команда также внесла точные изменения в гены бактерии, чтобы изучить мутантные версии T4SS, показав, как этот сложный механизм организуется и собирается.
Модель показала, что система секреции состоит из отдельной камеры и длинного канала, как камера и ствол ружья. Изучение этих и других компонентов T4SS может позволить разработать антибиотики точного действия.
Современные антибиотики действуют широко и уничтожают бактерии по всему телу, включая полезные микроорганизмы, которые живут в нашем кишечнике. В будущем антибиотики могут быть разработаны так, чтобы блокировать только системы доставки токсинов (например, T4SS) вредных патогенов, делая бактерии инертными и безвредными, не нарушая так называемые «хорошие бактерии» в организме.
Доклад называется «Молекулярная архитектура, полярное нацеливание и биогенез Legionella Dot/Icm T4SS». Госал и Чон - соавторы. Помимо Дженсена и Фогеля, другими соавторами являются бывший докторант Калифорнийского технологического института Йи-Вей Чанг, ныне работающий в Пенсильванском университете; Джейкоб Гиор из WUSTL; Лин Тэн из Университета Флориды; и Адам Гарднер из Исследовательского института Скриппса. Работа финансировалась Национальным институтом здравоохранения.