Бактериальная хитрость: губка, поглощающая мессенджеры
Бактерии чрезвычайно изобретательны, когда речь идет об адаптации к конкретной среде. Группа исследователей обнаружила новый трюк, который используют бактерии: своего рода губку, которая поглощает определенные мессенджеры.
Поиск новых веществ, эффективных против резистентных штаммов бактерий, как никогда актуален. Один из возможных подходов - программируемые антибиотики на основе РНК. Однако для этого необходимо глубокое понимание ключевых сигнальных путей и механизмов РНК во время инфекции.
Исследователи из лаборатории профессора Йорга Фогеля, профессора кафедры молекулярной инфекционной биологии в Институте молекулярной биологии инфекций (IMIB) Вюрцбургского университета, выяснили новые детали этих сигнальных путей и механизмов. Результаты своего исследования они представили в последнем номере журнала Molecular Cell.
Многие бактерии, такие как Escherichia coli и Salmonella enterica, имеют клеточную оболочку, состоящую из внешней и внутренней мембраны. Оболочка грамотрицательных бактерий является жизненно важным барьером, который должен обеспечивать баланс между защитой и поглощением питательных веществ. Многочисленные структуры РНК взаимодействуют между собой, чтобы управлять тем, какие вещества могут проходить через клеточную оболочку, а какие блокировать в определенный момент, что позволяет бактериям защищаться, например, от антибиотиков. Исследователи выявили ранее неизвестное действующее лицо в бактерии Salmonella enterica - "РНК-губку".
Такие губки относятся к классу малых РНК (sRNA). Исследование показывает, что РНК-губка OppX имитирует фактическую цель связывания специальной сРНК, так называемой MicF сРНК, в бактериальной внешней мембране, перехватывая ее до того, как она достигнет цели. Другими словами, она впитывает ее как губка.
сРНК MicF играет важнейшую роль в процессах бактериальной оболочки. "Внешняя и внутренняя мембраны бактериальной оболочки не могут работать независимо друг от друга. Поэтому должны существовать механизмы, позволяющие им взаимодействовать друг с другом. Малые некодирующие РНК, такие как MicF, являются одним из классов таких регуляторов", - объясняет Фогель. Используя новую методику ученые определили партнеров по взаимодействию всех этих сРНК в Salmonella - комплексно и за один этап.
Исследователи так описывают этот процесса "впитывания": "Обычно OppX увеличивает проницаемость мембраны, усиливая экспрессию одной из основных пор в бактериальной внешней мембране. Научное название этой поры - OmpF. Если бактерии не хватает губки OppX, ее рост будет ограничен, особенно в бедной питательными веществами среде. Однако если OppX имеется в достаточном количестве, поры OmpF в мембране также становятся более активными, увеличивая поглощение питательных веществ при их недостатке. Поры OmpF также выполняют ключевую функцию, когда бактерии подвергаются атаке антибиотиков, которые используют OmpF для проникновения в клетку. Косвенно OppX может влиять на эффективность антибиотиков, увеличивая производство OmpF и, таким образом, поглощение самого антибиотика".
OppX является первым известным регулятором активности MicF - недавно опубликованные данные даже подтверждают предположение о том, что OppX является важнейшей, если не единственной, губкой для сРНК MicF. Поэтому знание его крайне важно для полного понимания клеточной активности MicF, считают авторы исследования.
Новые выводы основаны на изучении бактерий, выращенных in vitro в лабораторных условиях. Ученые считают, что следующей задачей будет распространение этих исследований на более "реалистичные" условия. Первый шаг в этом направлении уже сделан: "В настоящее время мы занимаемся расшифровкой РНК-интерактома сальмонелл в инфицированных клетках хозяина", - объясняет Фогель. "Устойчивость к антибиотикам является одной из главных угроз здоровью в наше время - вот почему наши фундаментальные исследования стремятся внести вклад в разработку новых терапевтических средств".
