Бактерия использует природный "термометр" для запуска диарейного заболевания

Учёные из Университета Огайо обнаружили, как бактерия Shigella — возбудитель смертельной диарейной болезни — определяет, что находится в организме человека. Согласно исследованию, опубликованному 21 мая в журнале PLOS ONE, биологический "РНК-термометр" отслеживает, подходят ли условия среды для выработки бактерией факторов, необходимых для выживания внутри тела.

Исследователи искали больше информации о генетических путях Shigella, надеясь найти новые варианты лечения вызываемого ею заболевания. Шигеллёз убивает более миллиона человек в год по всему миру и становится всё более устойчивым к антибиотикам.

Исследование под руководством Эрин Мёрфи и Эндрю Кауса показало, что при температуре 37 °C (температуре тела) Shigella эффективно производила белок ShuA из соответствующей матричной РНК. Этот белок необходим бактерии для получения железа из гема — самого обильного источника этого важного питательного вещества в организме человека. Без железа вторгшаяся Shigella не выжила бы.

При комнатной температуре (25 °C) производство белка ShuA из соответствующей мРНК подавлялось. Учёные предполагают, что структура РНК-термометра блокировала генетическую экспрессию, предотвращая синтез белка.

"Это может быть эволюционной адаптацией, так как бактерии было бы расточительно производить этот белок до попадания в хозяина", — пояснила Эрин Мёрфи.

Однако при температуре тела часть структуры термометра "расплавляется", что запускает синтез бактерией белка ShuA.

Это исследование — первое наблюдение "РНК-термометра" у бактерии Shigella. Данный термометр относится к подклассу "FourU РНК-термометров", впервые охарактеризованному соавтором исследования Францем Нарберхаусом. Такие термометры были идентифицированы только у двух других бактерий: Salmonella и Yersinia, которые также могут вызывать серьёзные заболевания у человека.

"Я нахожу увлекательным, что у совершенно нового класса генов обнаружено регулирование с помощью РНК-термометра", — отметил Франц Нарберхаус.

Теперь, когда учёные идентифицировали РНК-термометр в гене ShuA, они будут искать эту структуру в других генах, регулирующих способность Shigella выживать в организме человека и вызывать заболевание. Эти открытия могут иметь практическое значение для разработки лекарств.