Невидимые союзы: бактерии и клетки формируют захватывающие связи
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — это не компактный органоид, а обширная и динамичная сеть, пронизывающая клетку. Он устанавливает контакты с другими органеллами, регулируя метаболизм жиров, сахаров и иммунные реакции.
Изучение того, как патогены манипулируют клеточными процессами, раскрывает фундаментальные функции клетки и может указать на новые методы лечения.
Новое исследование лаборатории Лэмсон (MIT), опубликованное в Journal of Cell Biology, показало, что бактериальный патоген Rickettsia parkeri, свободно живущий в цитозоле, может обширно и стабильно взаимодействовать с шероховатым ЭР, формируя ранее невиданные контакты.
Это первый известный пример прямого межцарственного контактного сайта между внутриклеточным бактериальным патогеном и эукариотической мембраной.
Лаборатория изучает R. parkeri как модель для более вирулентной Rickettsia rickettsii, вызывающей пятнистую лихорадку Скалистых гор. Rickettsia — облигатный патоген, живущий только внутри клеток, что затрудняет её изучение.
Неожиданное открытие
Первый автор Ямилекс Асеведо-Санчес, изучая, как R. parkeri достигает клеточного контакта для распространения, случайно обнаружила взаимодействия с ЭР.
Вместо ожидаемого "путешествия" по ЭР она увидела, что значительный процент R. parkeri был окружён и обёрнут ЭР на расстоянии около 55 нанометров. Это расстояние характерно для межорганеллярных контактов в эукариотических клетках.
Исследователи исключили иммунный ответ и подтвердили, что участки ЭР, взаимодействующие с бактерией, остаются частью общей сети. Стабильность связей была неожиданной, так как контакты ЭР обычно длятся секунды или минуты.
Высокое разрешение и малые доли
С помощью FIB-SEM в Центре наносистем Гарварда были получены высокодетальные 3D-модели образцов. Менее 5% популяции R. parkeri формировали связи с ЭР.
Однако малые количества могут быть критичны для инфекции. Например, только 2-15% R. parkeri в разгар инфекции имеют актиновый хвост, необходимый для движения. ЭР взаимодействует только с неподвижными формами бактерий, и эти взаимодействия возрастают в 25 раз у мутантов, неспособных формировать хвосты.
Механизм соединения
Исследователи изучили возможные посредники контактов. Было обнаружено, что во время инфекции R. parkeri к бактериям рекрутируются VAP-белки, которые обычно опосредуют взаимодействия ЭР с другими органеллами.
При "нокауте" VAP-белков частота взаимодействий между R. parkeri и ЭР снижалась. Это указывает, что бактерия может использовать клеточные механизмы в своих целях.
Загадка цели
Лаборатория Лэмсон продолжает изучать молекулярных игроков и влияние этих контактов на жизненный цикл хозяина и бактерии.
Интересно, что бактерии и митохондрии, как считается, произошли от общего предка. Лаборатория исследует, может ли R. parkeri формировать контакты, подобные митохондриальным. Пока это единственный цитозольный патоген, наблюдаемый таким образом.
"Это не просто случайное столкновение бактерии с ЭР. Эти взаимодействия чрезвычайно стабильны. ЭР явно оборачивается вокруг бактерии, оставаясь частью сети. Кажется, у этого есть цель — но какая, остаётся загадкой", — говорит Ребекка Лэмсон.