Бактериальные токсины парализуют клетку, атакуя её «скелет»

Бактериальные токсины могут вызывать массовые разрушения в клетках, одновременно отключая несколько жизненно важных функций. Это открытие может в будущем помочь в поиске новых способов борьбы с опасными инфекциями.

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, было сосредоточено на механизме действия токсина ACD (связанного с холерой и отравлением сырыми устрицами). Он модифицирует обильный клеточный белок актин, превращая его во вторичный токсин. Актин участвует во множестве процессов: сокращении мышц, делении клеток, межклеточной коммуникации и иммунном ответе.

Учёные выяснили, как относительно небольшое количество бактериального токсина может так быстро и значительно повредить мощную сеть актина. В реальном времени в живой клетке было показано, как токсин парализует действие белков-«инструкторов», многие из которых способны связывать несколько молекул актина одновременно.

Токсин ACD необратимо связывает несколько молекул актина, превращая их в новый универсальный токсин. Он прочно связывается с белками-«инструкторами» и блокирует их активность. Это усиливает токсический эффект и дезорганизует клетку.

Для запуска этого каскада достаточно, чтобы было затронуто всего около 2% актина в клетке. Затем токсин перенаправляется на менее распространённые мишени, что приводит к лавине клеточных изменений и нарушению нормальной функции.

«Это всё равно что парализовать государство, отключив всех инструкторов: политическое и военное руководство, учителей и других. Население (актин) на месте, но без надлежащих инструкций большинство процессов — транспорт, импорт и экспорт, защита границ — останавливается или дезорганизуется одновременно», — пояснил Дмитрий Кудряшов.

Эта работа особенно важна в свете растущей проблемы антибиотикорезистентных инфекций. Понимание того, как бактерии используют токсины (ключевой фактор их патогенности), чтобы выживать в организме, необходимо для поиска альтернативных способов борьбы с ними.