Патогенные бактерии используют молекулярные "челноки", чтобы заполнить свой инъекционный аппарат нужным продуктомПатогенные бактерии используют молекулярные "челноки", чтобы заполнить свой инъекционный аппарат нужным продуктом
Патогенные бактерии рода Salmonella или Yersinia могут использовать крошечные инъекционные приспособления для впрыскивания вредных белков в клетки хозяина.
Однако не только с целью борьбы с болезнями исследователи изучают механизм впрыска этих так называемых секреторных систем III типа, также известных как "инъектосомы". Если бы структура и функции инъектосом были полностью изучены, исследователи могли бы использовать их для доставки специфических лекарств в клетки, например, раковые. На самом деле, структура инъектосомы уже выяснена. Однако оставалось неясным, как бактерии заряжают свои "шприцы", чтобы в определенное время впрыснуть нужные белки.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, группа ученых под руководством Андреаса Дипольда из Института наземной микробиологии Макса Планка в Марбурге смогла ответить на этот вопрос: мобильные компоненты инъектосомы прочесывают бактериальную клетку в поисках белков для инъекций, так называемых эффекторов. Когда они встречают эффектор, то доставляют его, как маршрутный автобус, к входу в инъекционную иглу.
"То, как белки сортировочной платформы в цитозоле связываются с эффекторами и доставляют груз к экспортным воротам мембраносвязанной инъекционной иглы, можно сравнить с процессами на грузовом терминале", - объясняет Дипольд. "Мы считаем, что этот челночный механизм помогает сделать инъекцию эффективной и одновременно специфичной - ведь бактерии должны быстро вводить нужные белки, чтобы не быть распознанными и уничтоженными, например, иммунной системой".
Чтобы разобраться в важном механизме загрузки инъектосомы, исследователям пришлось применить новые методики. "Традиционные методы, которые обычно используются для определения того, что белки связываются друг с другом, не подошли для ответа на этот вопрос - возможно, потому, что эффекторы связываются лишь на короткое время, а затем сразу же вводятся", - объясняет Дипольд. "Именно поэтому мы должны были проанализировать это связывание in situ в живых бактериях. Для измерения этих переходных взаимодействий мы использовали два новых подхода, которые работают в живых клетках, - маркировка сближения и отслеживание одиночных частиц".
Метод маркировки приближения, при котором белок, подобно кисточке, помечает своих ближайших соседей, позволил показать, что эффекторы бактерий связываются с подвижными компонентами инъектосомы. Если они встречают эффектор, то связываются с ним, что можно распознать по тому, что они замедляются, и доставляют его к иглам, откуда новый челночный белок отправляется на поиски. Более детально это связывание было изучено с помощью трекинга одиночных частиц - метода микроскопии высокого разрешения, позволяющего следить за отдельными белками в клетках. Эти методы, которые команда называет "биохимией in situ", позволили совершить прорыв.
В дальнейшем исследователи хотят использовать свой метод для изучения других механизмов, с помощью которых бактерии вызывают инфекции. "Чем больше мы будем знать о том, как бактерии используют эти системы во время инфекции, тем лучше мы сможем понять, как мы можем повлиять на них - предотвратить инфекции или модифицировать эти системы, чтобы использовать их в медицине или биотехнологии", - подчеркивает Дипольд.
