Удивительная клеточная защитная стратегия может вдохновить на создание новых антибиотиков.
При столкновении с бактериальными патогенами некоторые человеческие клетки выделяют удивительное вещество. Эти клетки, не являющиеся частью иммунной системы, выделяют белок, похожий на детергент, который растворяет фрагменты внутренней мембраны бактерий, убивая захватчиков, сообщают исследователи в журнале Science от 16 июля.
"Профессиональные" иммунные клетки привлекают много внимания, но "все клетки наделены равными способностями бороться с инфекцией", - говорит Джон Макмикинг, иммунолог из Йельского университета. По словам Макмикинга, обычные клеточные защитные механизмы часто игнорируются, хотя они являются частью "древней и первобытной защитной системы" и могут помочь в разработке методов лечения новых инфекций.
Часто в борьбе с инфекциями неиммунные клетки полагаются на предупреждение своих профессиональных коллег. Обнаружив чужаков, специализированные иммунные клетки выделяют сигнал тревоги - гамма-интерферон. Этот сигнал побуждает к действию другие клетки, в том числе эпителиальные клетки, которые выстилают слизистую оболочку верхних дыхательных путей и кишечника и часто становятся мишенью для патогенов.
Макмикинг и его коллеги искали молекулярную основу этого действия, инфицируя лабораторные версии эпителиальных клеток человека бактериями Salmonella. Затем исследователи проверили более 19 000 человеческих генов в поисках генов, которые обеспечивают защиту от инфекции. Один ген, содержащий инструкции для белка под названием APOL3, выделялся среди других. Когда этот ген отключали, эпителиальные клетки подвергались инфицированию сальмонеллами, даже если их предупреждал гамма-интерферон. При помощи мощной микроскопии исследователи обнаружили, что молекулы APOL3 действуют внутри клеток хозяина, белок накапливается в бактериях и каким-то образом убивает их.
Эпителиальные клетки человека могут реагировать на проникновение сальмонелл высвобождением молекулы под названием APOL3 (черные точки), которые действует как детергент, растворяя части внутренней мембраны бактерии. R.G. GAUDET ET AL/SCIENCE 2021
Сальмонеллы - выносливые микробы, защищенные внешней и внутренней мембраной, что характерно для многих видов бактерий. Этот двойной слой делает эти бактерии трудноубиваемыми, но дальнейшее исследование показало, как APOL3 и другая молекула, GBP1, работают вместе, чтобы сделать это. GBP1 каким-то образом ослабляет внешнюю мембрану бактерии, открывая двери для APOL3, чтобы он мог нанести свой смертельный удар по внутренней липидной мембране. APOL3 имеет как гидро-, так и липофильные составляющие, что позволяет ему связываться с внутренней мембраной и растворять ее во внутриклеточной жидкости, подобно тому, как мыло смывает жир.
"Мы были несколько удивлены, обнаружив активность, подобную детергенту, в клетках человека", - говорит Макмикинг, принимая во внимание, что эта молекула может растворять и мембраны хозяев. Но исследователи обнаружили, что APOL3 специфически нацелен на липиды бактерий, и его активность блокируется холестерином, обычным компонентом клеточных мембран млекопитающих, оставляя ткани человека незатронутыми.
" В этих результатах все просто суперкруто", - говорит Джессика Бринкворт, эволюционный иммунолог из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, которая не принимала участия в исследовании. По ее словам, многие инфекции начинаются в этих эпителиальных клетках, и понимание того, как они сопротивляются, имеет решающее значение для разработки будущих методов лечения
"Действительно интересным открытием является то, как APOL3 способен дифференцировать бактериальные мембраны от мембран хозяина, - говорит она. То, что эволюция нашла такой элегантный способ управлять этим мощным инструментом, "просто прекрасно".
