Исследование расширяет понимание бактериального агента биологического терроризма
Исследователи из Университета Вандербильта идентифицировали критический регуляторный фактор в Bacillus anthracis — бактерии, вызывающей сибирскую язву и использовавшейся в качестве биологического оружия. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, дают новое представление о регуляции генов у бактерий и могут помочь в разработке новых антибактериальных терапевтических стратегий.
B. anthracis образует покоящиеся споры — инфекционную форму бактерии, способную сохраняться в окружающей среде десятилетиями. Хотя в США она встречается редко, B. anthracis обнаруживается в почве по всему миру и вызывает тяжелое заболевание у скота, диких животных и людей.
Она считается одним из наиболее вероятных агентов для использования в биологическом терроризме из-за долгоживущих спор, которые можно незаметно распылить, например, в виде порошков, аэрозолей, через пищу или воду. В 2001 году споры B. anthracis в порошке, разосланные в письмах в США, вызвали сибирскую язву у 22 человек; пятеро из них умерли.
Как и другие бактерии, B. anthracis эволюционировала системы, обеспечивающие её выживание и размножение во враждебной среде организма-хозяина. Эти «двухкомпонентные системы» (TCS) включают сенсорный белок, обнаруживающий стресс, и белок-респондер, изменяющий экспрессию генов для противодействия стрессору. Некоторые TCS также имеют другие модуляторные белки.
«Двухкомпонентные системы широко распространены у бактерий, но отсутствуют у людей и животных, что делает их привлекательными мишенями для разработки новых антибактериальных агентов», — сказал Эрик Скар, доктор философии, магистр здравоохранения, профессор патологии, микробиологии и иммунологии и директор Института инфекций, иммунологии и воспаления Вандербильта.
Команда Скара ранее охарактеризовала TCS B. anthracis под названием HitRS, которая реагирует на повреждения клеточной оболочки (защитных внешних слоев бактерии). Было неясно, как регулируется сигнализация HitRS для обеспечения специфичности ответа при повреждении оболочки, отметил Скар.
Постдокторант Хуалян Пи, доктор философии, возглавил исследования по поиску регуляторов HitRS. Используя непредвзятую стратегию генетического скрининга, исследователи идентифицировали регуляторный белок, названный KrrA. Они обнаружили, что KrrA функционирует как РНК-связывающий белок, который связывается с матричной РНК (mRNA) HitRS и модулирует её стабильность.
Было обнаружено, что KrrA имеет функции, выходящие за рамки регуляции HitRS.
«Мы выяснили, что KrrA также связывается с более чем 70 другими РНК и прямо или косвенно влияет на экспрессию более 150 генов, вовлеченных в такие процессы, как генетическая компетентность, споруляция, оборот РНК, репарация ДНК, транспорт и клеточный метаболизм», — сказал Пи, первый автор исследования.
KrrA не проявлял активности по деградации РНК, и механизм, который он использует для модуляции стабильности mRNA, остается неясным, добавил Пи.
«Понимание того, как B. anthracis ощущает и реагирует на внешние угрозы, может позволить нам нацелиться на эти системы для разработки новых антибиотиков. Если мы сможем предотвратить самозащиту B. anthracis, нам будет легче её уничтожить, что может облегчить лечение сибирской язвы», — сказал Скар.