Как бактерии используют белок, связанный с болезнью Альцгеймера, для защиты от угроз
Амилоиды, пожалуй, наиболее известны как ключевой фактор развития болезни Альцгеймера. Эти аморфные белки, обнаруживаемые по всему телу человека, прилипают к нервным клеткам, как бляшки, нарушая их функцию и способствуя развитию нейродегенеративных заболеваний.
Согласно новому исследованию Университета Колорадо в Боулдере, опубликованному в журнале Nature, эти часто порицаемые белки также играют критическую роль для бактерий в окружающей среде, позволяя им отражать атаки других хищных бактерий.
«Мы обнаружили, что бактерии вокруг нас используют амилоиды в качестве молекулярной брони», — сказал старший автор Аарон Уайтли, доцент кафедры биохимии.
Война между микробами
В новом исследовании Уайтли и постдок Ханна Ледвина сосредоточились на хищной бактерии Bdellovibrio bacteriovorus («Бделло»). Этот микробный каннибал проникает внутрь других видов бактерий, высасывает их питательные вещества, пока те не погибают от голода, а затем уплывает, чтобы уничтожить снова.
«Они, как правило, безвредны для человека, но смертельны для бактерий, которые вызывают у нас болезни», — сказал Уайтли.
Броня из амилоида
Чтобы выяснить, могут ли некоторые бактерии сопротивляться, исследовательская группа собрала обширную коллекцию экзотических штаммов E. coli из различных источников по всему миру, включая кишечник ящерицы, мочевыводящие пути пациента в Швеции и образцы фекалий леопардов и кенгуру. Затем они выпустили на эти бактерии Bdello.
«Мы были потрясены. Мы обнаружили, что около одной трети штаммов были устойчивы к Bdello», — сказал Уайтли.
Последующие тесты с использованием высокотехнологичного микроскопа показали, как устойчивые штаммы сопротивлялись. Изображения ясно показали, что устойчивые штаммы полностью покрывали себя амилоидным белком под названием курли, который похож, но не идентичен амилоидам, вызывающим болезнь Альцгеймера.
В последующих исследованиях с использованием генетического секвенирования команда обнаружила, что бактерии используют курли для защиты и от других хищных бактерий.
«Мы утверждаем, что те же характеристики, которые делают амилоиды проблемой для людей — их прочность и устойчивость к разрушению — делают их идеальной бронёй для бактерий, которую они используют для защиты от широкого спектра угроз», — сказал Уайтли.
Знай своего врага
Исследование также предполагает, что бактерии используют амилоиды для формирования биоплёнок — тонких слоёв устойчивых бактерий, которые сохраняются на медицинских инструментах, имплантатах, промышленном оборудовании и других поверхностях, вызывая инфекции и коррозию.
Уайтли предполагает, что Bdello и другие штаммы хищных бактерий могли развить генетические инструменты или уникальные ферменты, способные разрушить этот жёсткий щит и разложить биоплёнку.
«Там, где организмы сражаются, происходит биохимическое новаторство», — сказал он.
Он и его коллеги сейчас работают над определением того, что это могут быть за инструменты, разрушающие щит, в надежде, что их можно будет использовать для разработки новых способов борьбы с устойчивостью к антибиотикам или заболеваниями, связанными с амилоидами, такими как болезнь Альцгеймера.
«Если мы поймём, что делает эту броню такой прочной и что делают некоторые хищные бактерии, чтобы обойти её, это может иметь самые разные последствия для здоровья человека», — заключил он.