Новости

Группа китайских ученых описала ранее не изученный механизм, с помощью которого Mycobacterium tuberculosis (Mtb) противодействует иммунитету хозяина.     В частности, исследователи идентифицировали уже известную в Mtb протеин-тирозин-фосфатазу PtpB как фосфолипидную фосфатазу, которая ингибирует инфламмасомно-пироптозный путь хозяина путем захвата убиквитина хозяина (убиквитин - небольшой консервативный белок эукариот, участвующий в регуляции процессов внутриклеточной деградации других белков, а также в модификации их функций - прим.пер.). Результаты этого исследования опубликованы в журнале Science.    Пироптоз - это провоспалительная форма запрограммированной клеточной смерти, характеризующаяся образованием мембранной поры, которая позволяет высвободить внутриклеточные медиаторы воспаления, процесс, который вызывается опосредованным инфламмасомой расщеплением и активацией газдермина D (GSDMD). Все больше доказательств подтверждают критическую роль пироптоза в борьбе с инфекциями хозяев млекопитающих, но как патогены уклоняются от этого иммунного ответа, остается практически неизученным.    Mtb - внутриклеточный патоген, который разработал многочисленные внутриклеточные стратегии выживания, и сложные и динамичные взаимодействия между Mtb и его хозяином определяют возникновение, прогрессирование и исход ТБ. Одной из интересных особенностей, развитых Mtb, является ряд эукариотоподобных эффекторов, но их мишени и регуляторные роли во взаимодействии патоген-хозяин практически не изучены.    В этом исследовании авторы изучили весь геном Mtb, чтобы предсказать секретируемые эукариотоподобные белки, обладающие эукариотоподобными мотивами или доменами, которые могут быть направлены непосредственно на факторы хозяина. Затем эти эффекторные белки Mtb были подвергнуты дальнейшему экспериментальному анализу с использованием системы реконструкции инфламмасомы для скрининга ингибиторов путей инфламмасома-пироптоз. Из 201 предсказанного эукариотического белка, секретируемого Mtb, ученые определили PtpB как ключевой бактериальный эффектор, который обильно секретируется Mtb для ингибирования NOD-подобного рецепторного белка 3 (NLRP3) и отсутствующего в меланоме 2 (AIM2) инфламмасомных путей.    Последующие эксперименты показали, что PtpB ингибирует GSDMD-зависимое высвобождение цитокинов и пироптоз, способствуя внутриклеточному выживанию Mtb в макрофагах. Согласно механизму, выделяемый Mtb PtpB нацеливается на фосфатидилинозитол-4-монофосфат (PI4P) и фосфатидилинозитол-(4,5)-бисфосфат [PI(4,5)P2] плазматической мембраны хозяина и дефосфорилирует их, подавляя мембранную локализацию N-концевого фрагмента расщепления GSDMD (GSDMD-N), тем самым предотвращая опосредованный GSDMD иммунный ответ. Интересно, что эта фосфатазная активность требует связывания PtpB с убиквитином через уникальный убиквитин-взаимодействующий мотив (UIM)-подобный участок. Нарушение фосфолипидной фосфатазной активности или UIM-подобной области PtpB усиливает GSDMD-зависимый иммунный ответ хозяина, тем самым снижая внутриклеточное выживание патогенов.    Это исследование раскрывает ранее не известную стратегию, с помощью которой патогены подавляют пироптоз и противодействуют иммунитету хозяина, изменяя состав мембраны хозяина. Его результаты могут привести к разработке потенциальных методов лечения туберкулеза путем воздействия на ось PtpB-Ub-фосфолипид-пироптоз.

Многие патогенные бактерии выделяют порообразующие токсины как мощные факторы вирулентности.    Эти токсины перфорируют мембраны клеток хозяина, вызывая лизис клеток-мишеней. Учитывая важную роль порообразующих токсинов в патогенности, клетки хозяина должны защищаться от их токсического воздействия. В одном из исследований подробно раскрывается механизм, при котором клетки-хозяева используют внеклеточные везикулы в качестве приманок, которые захватывают и "нейтрализуют" α-токсин золотистого стафилококка (также известный как α-гемолизин), чтобы избежать повреждения клеток.   Аутофагия - это эволюционно консервативный клеточный процесс, в ходе которого двухмембранные везикулы (называемые аутофагосомами) захватывают и доставляют внутриклеточный материал и вторгшиеся патогены в лизосому для деградации. Связанный с аутофагией белок ATG16L1 - это белок хозяина, который участвует в формировании аутофагосом. Авторы ранее показали, что мыши, лишенные ATG16L1 (и, следовательно, лишенные аутофагии), обладают повышенной восприимчивостью к метициллин-резистентным штаммам S. aureus, кодирующим α-токсин, что указывает на участие ATG16L1 в защите от патогена.   Бактериальный α-токсин связывается с мембранами клеток хозяина через металлопротеазу ADAM10. Авторы сообщают, что истощение ATG16L1 в линии клеток альвеолярного эпителия человека приводит к повышению уровня клеточной поверхности и общего количества ADAM10, связывая, таким образом, присутствие белка аутофагии со снижением уровня рецепторов на клеточной поверхности.   Но как механизм аутофагии снижает уровень ADAM10 на клеточной поверхности? Помимо роли в обычной аутофагии, белки ATG обладают нетрадиционными функциями, например, контролируют внеклеточную секрецию. Это, а также предыдущее открытие, что ADAM10 включается в экзосомы (эндосомные внеклеточные везикулы), заставило авторов выдвинуть гипотезу, что белки ATG индуцируют секрецию ADAM10 в экзосомах, чтобы предотвратить его накопление на поверхности клетки. Они обнаружили, что нокдаун ATG16L1 снижает общее количество ADAM10-позитивных экзосом в культуральном супернатанте, а также в крови мышей с дефицитом ATG16L1, в то время как количество ADAM10 на одну экзосому не изменяется. Этот вывод позволяет предположить, что белки ATG регулируют биогенез экзосом, а не включение субстрата в экзосомы.   Далее авторы показали, что производство экзосом индуцируется присутствием бактерий. В частности, они обнаружили, что бактериальная ДНК и CpG ДНК индуцируют биогенез экзосом. Кроме того, авторы выделили экзосомы из супернатанта клеток-доноров и сообщили, что эти экзосомы способны защищать эпителиальные клетки реципиентов, обработанные α-токсином. Напротив, экзосомы, выделенные из ATG16L1-нокаутированных клеток, не проявляли защитного эффекта. Аналогично, экзосомы, выделенные из клеток, нокаутированных ADAM10, не защищали клетки от гибели, вызванной α-токсином. Дальнейшие эксперименты показали, что токсин собирается в олигомеры на мембранах экзосом, именно такая конфигурация образует поры в мембране клетки-мишени.   Чтобы проверить защитный эффект in vivo, авторы перенесли экзосомы из мышей дикого типа или Atg16l1-дефицитных мышей в организм мышей-реципиентов и заразили животных смертельной дозой S. aureus. Передача экзосом от мышей дикого типа, но не от мутантных мышей, увеличивала выживаемость инфицированных мышей-реципиентов. Кроме того, экзосомы от мышей дикого типа повышали выживаемость Atg16l1-дефицитных мышей, что позволяет предположить, что наблюдаемая повышенная восприимчивость мутантов с дефицитом аутофагии частично обусловлена сниженной продукцией экзосом.   В целом, результаты этого исследования позволяют предположить, что экзосомы функционируют как приманки, нейтрализующие бактериальные токсины, образующие поры, чтобы защитить клетки хозяина от повреждения мембраны и лизиса. Авторы предполагают, что такие "дефенсосомы" могут формировать ранее неизвестный врожденный иммунный ответ на бактериальную инфекцию.