Ученые раскрыли механизм сборки наномашин в бактериях Salmonella

Исследователи из Ливерпульского университета впервые детально визуализировали процесс сборки «белковых машин» (бактериальных микрокомпартментов, BMC), которые играют ключевую роль в колонизации патогенных бактерий Salmonella.

Результаты, опубликованные в Nature Communications, отвечают на важный вопрос о том, как различные белки самоорганизуются, создавая высокоупорядоченный функциональный органоид для ускорения метаболизма.

Многие патогенные бактерии, включая Salmonella, используют специализированные наноразмерные органеллы — BMC. Они имеют вирусоподобную белковую оболочку, которая инкапсулирует несколько метаболических ферментов. Эта оболочка служит избирательно проницаемым барьером, контролирующим перенос метаболитов и изолирующим реакции внутри. Это обеспечивает высокую эффективность инкапсулированных реакций, предотвращает выброс токсичных продуктов в клетку и дает патогенам конкурентное преимущество в кишечнике человека.

Команда под руководством профессора Лунинга Лю использовала флуоресцентную микроскопию живых клеток и методы молекулярной генетики, чтобы изучить de novo биосинтез микрокомпартментов, утилизирующих пропандиол (PDU) — класса BMC, ответственных за метаболизм пропандиола как источника углерода и рециклинг витамина B₁₂.

«Наше систематическое исследование предоставило прямые экспериментальные доказательства того, как формируется этот микрокомпартмент в Salmonella. Мы впервые показали, что сборка PDU микрокомпартмента происходит по комбинированному механизму "Сначала оболочка" и "Сначала груз", и определили ключевые белки, управляющие упорядоченной сборкой и инкапсуляцией ферментов», — заявил профессор Лунинг Лю.

Первый автор работы, доктор Мэнжу Ян, пояснила: «Salmonella — опасный патоген, и нацеливание на BMC-опосредованный метаболизм — многообещающая, но еще не реализованная терапевтическая или профилактическая стратегия. Для этого необходимо детальное механистическое понимание BMC».

Понимание того, как естественные микрокомпартменты образуются и регулируются в клетках, может привести к новым способам управления биосинтезом BMC у патогенных бактерий и повлиять на разработку новых терапевтических стратегий для нарушения их метаболизма.