Исследователи из Университета Сан-Паулу (Бразилия) выявили новый бактериальный белок, который способствует выживанию клеток хозяина.
Это открытие, опубликованное в журнале PNAS, может привести к созданию новых методов лечения широкого спектра заболеваний, связанных с дисфункцией митохондрий, таких как рак и аутоиммунные расстройства. Облигатный внутриклеточный бактериальный патоген, Coxiella burnetii, является возбудителем Q-лихорадки. Исследователи проанализировали более 130 белков, выделяемых Coxiella burnetii при вторжении в клетки хозяина, и обнаружили, что по крайней мере один из них способен продлевать жизнь клетки, действуя непосредственно на митохондрии.
После вторжения в клетки хозяина C. burnetii выделяет неизвестный до сих пор белок, который авторы назвали митохондриальным эффектором Coxiella Effector F (MceF). MceF взаимодействует с глутатионпероксидазой 4 (GPX4), антиоксидантным ферментом, расположенным в митохондриях, и улучшает работу митохондрий, способствуя антиокислительному эффекту, предотвращающему повреждение и гибель клеток, которые могут возникнуть при размножении патогенов внутри клеток млекопитающих.
"C. burnetii использует различные стратегии, чтобы предотвратить гибель захваченных клеток и размножаться внутри них. Одна из них - модуляция GPX4 с помощью MceF, механизм которой мы обнаружили и описали в этой статье. Перераспределение этих белков в клеточных митохондриях позволяет клеткам млекопитающих жить дольше, даже если они инфицированы очень большой бактериальной нагрузкой", - говорит один из авторов-корреспондентов статьи Дарио Замбони. "По сути, мы обнаружили стратегию, используемую C. burnetii для поддержания здоровья клеток в течение длительного времени при интенсивной репликации. Мы обнаружили, что белок MceF перенаправляет GPX4 в митохондрии, где он действует как мощный антиоксидант, детоксицируя инфицированную клетку и предотвращая старение клеточных компонентов, одновременно позволяя бактерии реплицироваться", - пояснил он.
По словам авторов, вспышки Q-лихорадки в сельском хозяйстве "становятся все более серьезным бременем для экономики и здравоохранения, и понимание ключевых особенностей патогенеза C. burnetii поможет найти важные мишени для будущих вмешательств". Бактерия вызывает атипичную пневмонию у людей и коксиеллёз у некоторых животных, таких как крупный рогатый скот, овцы и козы. Замбони объяснил, что бактерия очень приспособлена к захвату и контролю макрофагов и моноцитов, которые являются частью первой линии иммунной защиты организма - и подавляет реакцию хозяина на инфекцию. "Интерес к углубленному изучению этой бактерии заключается именно в ее способности нарушать функции клеток. В отличие от других бактерий, которые вызывают заболевания только тогда, когда размножаются до больших количеств, одной C. burnetii достаточно, чтобы заболел здоровый человек, так как она эффективно воздействует на клетки, в которые вторгается. Мы в шутку называем ее гениальным клеточным биологом из-за этой способности модулировать все в клетках хозяина", - говорит Замбони.
Еще один интересный аспект C. burnetii, добавил он, заключается в том, что она реплицируется в клетках в течение примерно недели. Для сравнения, сальмонелла, вызывающая тяжелые пищевые отравления, приводит к гибели клеток хозяина менее чем за 24 часа. "Наблюдение за C. burnetii - хороший способ узнать, как функционируют клетки. В случае с этим исследованием оно помогло нам понять, как бороться с митохондриальной дисфункцией, и дало представление о программируемой клеточной смерти у человека", - сказал он.
Чтобы проанализировать способность бактерии разрушать макрофаги и воздействовать непосредственно на митохондрии, исследователи провели анализы in vitro и эксперименты с участием личинок большой восковой моли (Galleria mellonella). На первом этапе исследования они изучили более 80 новых белков C. burnettii, способных взаимодействовать с клетками хозяина и нарушать их функционирование. "В итоге мы остановились на MceF, поскольку он действует непосредственно на митохондрии, которые играют ключевую роль в процессе гибели клеток", - говорит Замбони.
Теперь группа продолжит исследования по двум направлениям, одно из которых направлено на более глубокое понимание других белков, представляющих интерес, а другое включает в себя биохимические исследования, чтобы узнать больше о том, как MceF влияет на GPX4. "Приятным моментом в этом исследовании является то, что, изучая бактерию, мы узнаем много нового о клеточных сигналах, клеточной смерти и новых способах устранения митохондриальной дисфункции. Нам не нужно изобретать новую методику. Процесс уже происходит во время взаимодействия бактерии с клетками хозяина", - отметил он.
