Бактериальный белок сохраняет здоровье человеческих клеток

Исследователи из Университета Сан-Паулу (USP, Бразилия) совместно с коллегами из Австралии обнаружили новый бактериальный белок, способный поддерживать здоровье человеческих клеток даже при высокой бактериальной нагрузке. Открытие может привести к новым методам лечения широкого спектра заболеваний, связанных с дисфункцией митохондрий, таких как рак и аутоиммунные расстройства.

Исследование опубликовано в журнале PNAS. Учёные проанализировали более 130 белков, выделяемых бактерией Coxiella burnetii при вторжении в клетки хозяина, и обнаружили, что по крайней мере один из них способен продлевать жизнь клетки, действуя непосредственно на митохондрии.

После вторжения C. burnetii выделяет ранее неизвестный белок, названный авторами митохондриальный коскиелла-эффектор F (MceF). MceF взаимодействует с антиоксидантным ферментом глутатионпероксидазой 4 (GPX4), расположенным в митохондриях, улучшая их функцию за счёт усиления антиоксидантного эффекта. Это предотвращает повреждение и гибель клеток, которые могут произойти при репликации патогенов внутри клеток млекопитающих.

«C. burnetii использует различные стратегии, чтобы предотвратить гибель захваченных клеток и размножаться внутри них. Одна из них — модуляция GPX4 с помощью MceF, механизм, который мы обнаружили и описали в этой статье. Перераспределение этих белков в митохондриях клеток позволяет клеткам млекопитающих жить дольше даже при очень высокой бактериальной нагрузке», — пояснил Дарио Замбон, один из авторов статьи.

Исследование проводилось в Центре исследований воспалительных заболеваний (CRID) в сотрудничестве с профессором Хейли Ньютон из Университета Монаша (Австралия).

Патоген и его особенности

C. burnetii — возбудитель тяжёлой инфекции (лихорадка Ку), относительно распространённого, но редко диагностируемого зооноза. Бактерия вызывает атипичную пневмонию у людей и коксиеллёз у животных (крупный рогатый скот, овцы, козы).

• Высокая адаптивность: Бактерия эффективно вторгается и контролирует макрофаги и моноциты — клетки первой линии иммунной защиты, подавляя ответ хозяина на инфекцию.
• Эффективность: В отличие от других бактерий, для заболевания здорового человека достаточно всего одной клетки C. burnetii.
• Длительный цикл: C. burnetii реплицируется в клетках около недели. Для сравнения, Salmonella, вызывающая тяжёлое пищевое отравление, приводит к гибели клеток хозяина менее чем за 24 часа.

Методы и дальнейшие планы

Для анализа способности бактерии воздействовать на митохондрии исследователи провели in vitro эксперименты и опыты на личинках большой восковой моли (Galleria mellonella). Было исследовано более 80 новых белков C. burnetii, и фокус сместился на MceF из-за его прямого действия на митохондрии.

Дальнейшая работа будет вестись по двум направлениям:

1. Более глубокое изучение других белков бактерии.
2. Биохимические исследования для выяснения деталей влияния MceF на GPX4.

«Прелесть этого исследования в том, что, изучая бактерию, мы многое узнаём о клеточной сигнализации, гибели клеток и новых способах обращения вспять митохондриальной дисфункции. Нам не нужно изобретать новый метод. Этот процесс уже происходит во время взаимодействия бактерии с клетками хозяина», — отметил Замбон.