Бактерия желудка притягивается к отбеливателю

Исследователи из Университета Орегона раскрыли молекулярный механизм, благодаря которому патоген желудка человека Helicobacter pylori притягивается к отбеливателю (гипохлоритной кислоте, HOCI). Исследование показало, что H. pylori использует белок TlpD, чтобы чувствовать HOCI и плыть к его источнику. Белки, подобные TlpD, также есть у Salmonella enterica и Escherichia coli, и они тоже могут детектировать отбеливатель.

Учёные предполагают, что H. pylori использует белок TlpD для обнаружения очагов воспаления тканей. Это может помогать бактерии колонизировать желудок, находить повреждённые ткани и питательные вещества. Работа "Helicobacter pylori senses bleach (HOCI) as a chemoattractant using a cytosolic chemoreceptor" опубликована 29 августа в журнале PLOS Biology.

H. pylori инфицирует около половины населения мира, а в некоторых развивающихся регионах уровень заражения приближается к 100%. Бактерия обитает в желудочных железах, которые, как считается, защищают её от агрессивной среды желудка. Она вызывает хроническое воспаление, язву желудка и является основным фактором риска развития рака желудка — одного из самых распространённых видов рака в мире.

"Часть обоснования для изучения этого конкретного белка заключается в том, что мы знаем: навигационная система Helicobacter pylori действительно важна для способности бактерии инфицировать и вызывать заболевание", — говорит ведущий автор Арден Перкинс. — "Если мы поймём функцию этого белка, есть потенциал для создания препарата, который нарушит его работу".

Как и большинство бактерий, H. pylori использует специальные белки для хемотаксиса — процесса, позволяющего регулировать движение жгутиков, чтобы плыть к определённым соединениям или от них.

Исследователи решили выяснить, как бактерии реагируют на отбеливатель (HOCI), который вырабатывают лейкоциты и который является ключевым оружием иммунной системы против бактерий.

"Важно, чтобы мы понимали белковый механизм обнаружения отбеливателя", — говорит соавтор Карен Гиймен. — "Оказывается, этот механизм не является эксклюзивным для Helicobacter pylori, и он даёт нам представление о других бактериях, имеющих похожие белки".

Работа началась 2,5 года назад с целью определить молекулярную функцию белка TlpD, который, как было известно, участвует в регуляции жгутиков. Исследователи знали, что TlpD является сенсорной молекулой, но не знали, что именно он чувствует. Перкинс изолировал белок TlpD и два других белка, участвующих в передаче молекулярного сигнала к жгутикам.

"Изоляция компонентов молекулярной сигнальной системы дала нам гораздо более чёткое понимание происходящего", — отмечает Гиймен.

Предыдущие исследования показали, что активные формы кислорода могут быть соединениями, которые чувствует белок TlpD. Перкинс протестировал различные соединения, включая перекись водорода, супероксид и отбеливатель. Неожиданные результаты показали, что TlpD производит сигнал привлечения при воздействии HOCI.

Хотя казалось нелогичным, что бактерии притягиваются к ядовитому химическому веществу, дальнейшие исследования с живыми бактериями подтвердили: бактерии не только не страдают от концентраций HOCI, производимых организмом человека, но и притягиваются к его источникам.

В норме отбеливатель, производимый при воспалении, эффективно убивает бактерии. Однако H. pylori необычна тем, что десятилетиями обитает в воспалённой ткани, по-видимому, не будучи уничтоженной HOCI. Исследовательская группа полагает, что H. pylori может притягиваться к HOCI как к способу обнаружения и сохранения внутри желудочных желёз, которые полны лейкоцитов, но служат для бактерий важными резервуарами.

"Мы знаем, что в ходе инфекции бактерия способна жить в воспалённой ткани годами, поэтому этот результат предполагает, что, возможно, часть того, как она это делает, — это притяжение к воспалённой ткани", — говорит Перкинс. — "Она явно развила достаточную защиту, чтобы выдерживать эту среду, даже несмотря на потенциально высокие концентрации отбеливателя там".

Исследователи обнаружили, что TlpD-подобные белки из Salmonella enterica и Escherichia coli также способны обнаруживать HOCI. Это указывает на то, что детекция отбеливателя может быть ранее нераспознанным явлением, характерным для многих типов бактерий.

Это исследование в перспективе может привести к новым методам терапии, нарушающим способность вредных бактерий чувствовать окружающую среду, и иметь значение для снижения антибиотикорезистентности.

Около 30% инфекций Helicobacter pylori устойчивы к лечению антибиотиками. Понимание механизмов может помочь в разработке более эффективных средств борьбы с бактериями.

"Может быть, давление отбора для преодоления препарата, который просто дезориентирует бактерии, будет менее сильным", — говорит Гиймен. — "К 205 году ожидаются пандемии, вызванные устойчивыми к антибиотикам бактериями, поэтому существует реальная необходимость в разработке новых стратегий".