Смертельный поршневой насос: как фактор колонизации секретируется пилями IV типа бактерий

Бактериальные инфекционные заболевания по-прежнему вносят огромный вклад в глобальную заболеваемость, а с ростом устойчивости к антибиотикам во всем мире существует острая необходимость в новых стратегиях лечения. Одна из самых опасных бактериальных инфекций — холера, вызываемая бактерией Vibrio cholerae, которая находится в своей седьмой продолжающейся пандемии с 1961 года. Исследовательская группа из Университета Осаки (Япония) пролила свет на специфическое взаимодействие белков, которое может стать новой мишенью для лечения холеры.

Ключевой этап заражения V. cholerae — колонизация бактерией кишечника человека путем секреции фактора колонизации TcpF, хотя точный механизм этой секреции оставался неясным. В исследовании, которое скоро будет опубликовано в Science Advances, ученые использовали рентгеноструктурный анализ, физико-химические анализы и структурное моделирование, чтобы раскрыть этот механизм.

Было известно, что токсин-корегулируемая пиля (TCP), система пилей IV типа, играет решающую роль в секреции TcpF, но детали взаимодействия оставались загадкой. TCP в основном состоит из многочисленных субъединиц TcpA, а начальная минорная субъединица — тример TcpB — присоединяется к «верхушке» пили, облегчая ее сборку. Группа изучила взаимодействие TcpF с TcpA и TcpB и создала модели на основе результатов.

Было обнаружено, что TcpF тримеризуется в цветкоподобную структуру, чтобы связаться с тримером TcpB на конце пили. Важно, что ученые идентифицировали отдельные консервативные домены, жизненно важные для связывания TcpF с TcpB и для тримеризации самого TcpF. Оба процесса необходимы для колонизации V. cholerae.

На основе этих данных и других опубликованных работ была предложена модель секреции: TCP выносит связанный с TcpB фактор TcpF из клетки, после чего TcpF отделяется от пили и свободно перемещается в кишечнике, инициируя ранние стадии колонизации. Затем TCP втягивается обратно в бактериальную клетку, чтобы повторить процесс.

В условиях растущей устойчивости к антибиотикам такие открытия, уточняющие молекулярные детали инфекции, крайне ценны для разработки новых антибактериальных препаратов. Создание антиадгезивного агента, избирательно ингибирующего взаимодействие между фактором колонизации TcpF и системой секреции TCP, может стать новой стратегией борьбы с холерой.

Статья «Structural basis for the toxin-coregulated pilus-dependent secretion of Vibrio cholerae colonization factor» будет опубликована в Science Advances.