Бактерии, пробивающие отверстия, могут быть перепрограммированы для атаки на патогены

Исследователи выяснили, как перепрограммировать бактерии, которые обычно атакуют клетки человека, чтобы они убивали другие патогены.

Многие патогенные бактерии используют специальные белки, чтобы пробивать отверстия в клеточных мембранах своих хозяев, убивая их.

Учёные из Имперского колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона определили, как именно они это делают, и обнаружили способ изменить тип клетки, на которую направлена атака.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, предоставляет план по перепрофилированию этих бактерий для уничтожения других целей, например, патогенов, заражающих растения.

Ведущий исследователь доктор Дориен Бубек: «Используя передовые методы визуализации, мы застали эти бактериальные наномашины в момент создания отверстия. Мы обнаружили, как этот процесс можно перепрограммировать и перенаправить, возможно, в нашу пользу, для атаки на новые типы клеток».

Пойманы с поличным

Белки, которые используют многие патогенные бактерии для пробивания отверстий в клеточных мембранах, называются холестерин-зависимыми цитолизинами (CDCs). Холестерин — это липид, жировая молекула, которую человеческие клетки используют для построения своих мембран. Учёные знали, что CDCs используют холестерин в мембранах для формирования отверстий, но не знали точно, как.

Команде удалось остановить CDCs в процессе формирования отверстия и детально их снять с помощью крио-электронной микроскопии. Они обнаружили, что во время ключевой фазы в начале процесса формирования отверстия CDCs меняют свою форму, чтобы множество белков могли собраться бок о бок на мембране в кольцо. Одно из этих изменений включало движение горизонтальной спиральной структуры (геликса).

Также они выяснили, что, модифицируя бактерии для изменения свойств этого геликса, можно устранить зависимость CDC от холестерина. У самих патогенных бактерий нет холестерина, что, возможно, развилось как способ защиты от собственных белков, пробивающих отверстия. Устранение зависимости от холестерина открывает возможность атаковать другие типы патогенных бактерий.

Наномашины, пробивающие отверстия

Первый автор доктор Нита Шах: «Особенно интересно, что эта особая спираль, используемая CDCs, также встречается во многих других типах белков — не только у патогенных бактерий, но и в нашей собственной иммунной системе. Таким образом, подсказки, обнаруженные в этом исследовании, могут быть применены для настройки различных наномашин, пробивающих отверстия».

Команда теперь использует ту же технику для изучения других взаимодействий между патогенными бактериями и клетками-хозяевами. Некоторые CDCs прикрепляются к клеточным мембранам, «захватывая» иммунный рецептор на поверхности мембраны, поэтому команда изучает родственные белки, которые захватывают другие рецепторы, чтобы обнаружить иные способы манипулирования этим процессом.