Кворум-сенсинг: как бактерии управляют клетками человека
Шведские исследователи из Университета Линчёпинга показали, как бактерии контролируют процессы в клетках человека с помощью механизма кворум-сенсинга. Это явление, при котором бактерии общаются друг с другом через молекулы, которые сами производят. Результаты опубликованы в PLOS Pathogens.
Суть коммуникации
- Бактерии, такие как патоген Pseudomonas aeruginosa, используют кворум-сенсинг (QS) для координации роста, вирулентности, подвижности и образования биопленок.
- Эукариотические клетки (клетки человека) также «слушают и реагируют» на сигналы QS, но конкретные механизмы и рецепторы долгое время не были известны.
Как это работает?
- При повреждении тканей бактерии собираются в месте раны.
- Достигнув достаточной плотности (кворума), они начинают действовать как многоклеточный организм.
- Запускается образование биопленок — плотных структур, устойчивых к антибиотикам и иммунной системе.
- Бактерии становятся более агрессивными и подвижными.
Эти изменения запускаются, когда сигнальные молекулы — короткие жирные кислоты AHL — связываются с рецепторами внутри бактериальных клеток, включая и выключая гены.
Влияние на клетки человека
- AHL могут свободно проходить через клеточные мембраны не только бактерий, но и наших собственных клеток.
- В низких концентрациях AHL могут повышать гибкость и эффективность белых кровяных клеток (нейтрофилов).
- В высоких концентрациях происходит обратное: иммунная защита ослабевает, что открывает путь для прогрессирующих инфекций и воспалений.
Ключевое открытие
Используя биохимические методы и масс-спектрометрию, ученые впервые идентифицировали белок IQGAP в человеческих эпителиальных клетках кишечника как рецептор для бактериальных сигналов AHL.
«Этот белок может как «подслушивать» коммуникацию бактерий, так и изменять функции клеток-хозяев», — объясняет Елена Викстрём, ведущий автор исследования.
Важно: для влияния не всегда требуется прямой контакт бактерии с клеткой — воздействие может происходить на расстоянии.
Перспективы для медицины
Открытие открывает путь к новым методам лечения, особенно в случаях устойчивости к антибиотикам. Одна из стратегий — создание молекул, которые связываются с рецептором IQGAP и блокируют сигнальный путь бактерий (принцип «палки в замке»).
Это может быть применено, например, при муковисцидозе, где в дыхательных путях образуется липкая слизь из бактериальной биопленки и лейкоцитов.