Исследователи определили естественный защитный механизм, который защищает клетки от инфекции Pseudomonas.

Синегнойная палочка (Па) устойчивы к большинству антибиотиков и вызывают опасные для жизни инфекции ран или легких. Па виды бактерий обладают целым арсеналом стратегий уклонения от иммунной системы и заражения тканей. Исследователи, работающие с профессором доктором Винфридом Ремером и доктором Карстеном Шваном из Фрайбургского университета и кластера передового опыта CIBSS — Центра интегративных биологических сигнальных исследований — определили ранее неизвестный естественный защитный механизм, который защищает клетки от псевдомонада инфекционное заболевание. Исследование было опубликовано в Отчеты о ячейках.

Pseudomonas aeruginosa также целенаправленно проникает в клетки.

Окруженная питательными веществами и незамеченная иммунной системой, внутренняя часть клетки является идеальным местом для размножения патогенных бактерий. Тем не менее, долгое время считалось, что они по большей части существуют вне клеток. «В то же время ясно, что картина более сложная, и бактерии нацелены на клетки, в которые они проникают», — объясняет Рёмер. С помощью микроскопии визуализации живых клеток это можно наблюдать в лаборатории. Бактерии вступают в тесный контакт с клеткой и делают углубления в ее мембране, пока не будут полностью поглощены ею.

псевдомонада вызывает вдавливание клеточной мембраны путем связывания фактора вирулентности LecA с молекулами сахара на поверхности мембраны. Белки, связывающиеся с сахарами, широко распространены в природе, а также обнаружены у других бактерий и вирусов. Сильное связывание бактерий и клеток-хозяев приводит к тому, что клеточная мембрана закрывается, как молния, вокруг бактерий — процесс, который рабочая группа Ремера изучает уже довольно давно.

«Теперь мы намеренно сосредоточились на роли септинов в псевдомонада инфекции», — говорит Шван, описывая цель текущего исследования. «О других бактериях известно, что они манипулируют септинами клеток-хозяев и могут использовать их для облегчения проникновения. Но в то же время септины могут также инкапсулировать бактерии, которые уже проникли внутрь, и вызывать их ликвидацию, поэтому они выполняют амбивалентную функцию при инфекциях», — продолжает Шван. Септины являются частью цитоскелета и служат ключевым структурным элементом, подобным модульному каркас, который можно гибко собирать и разбирать.Они также часто играют роль именно тогда, когда речь идет о изогнутых мембранах.

Связывания LecA достаточно, чтобы вызвать накопление септина.

В своем последнем исследовании исследователи использовали клетки легких человека, которые они заразили вирусом. синегнойная палочка в лаборатории. Они обнаружили, что прикрепление бактерий приводит к тому, что септины собираются на месте в течение нескольких секунд или минут. Если бактериям не удавалось проникнуть, то скопление снова быстро растворялось. Исследователи также могли наблюдать этот эффект, когда вместо бактерий к клеткам подавали небольшие полимерные шарики, покрытые LecA. Это показало, что связывания через LecA было достаточно, чтобы вызвать накопление септина.

Мы ожидали, что псевдомонада хотели этого накопления септинов, и чтобы это помогало им во время инфекции, как и другим типам бактерий».

Д-р Карстен Шван, Фрайбургский университет и Кластер передового опыта CIBSS – Центр интегративных исследований биологических сигналов

Вместо этого они обнаружили, что в два раза больше бактерий может проникнуть, когда исследователи сбивают некоторые из септинов. «Сначала мы были удивлены результатами, но теперь мы думаем, что это не просто единичный случай. Возможно, септины также играют защитную роль в отношении многих других патогенов», — заключает он.

Основа для разработки препаратов для лечения устойчивых к антибиотикам бактерий

Исследователи смогли измерить силу септинового барьера в дальнейших экспериментах. Для этого они прикрепили минимальную бактериальную модель к консоли атомно-силового микроскопа (АСМ), что позволяет измерять мельчайшие углубления и сопротивления на поверхностях как силу. Исследователи обнаружили, что клеточная мембрана была явно более жесткой локально, когда полимерные шарики были покрыты LecA и накапливался септин.

«Это огромный эффект, если учесть, что в процесс заражения вовлечено множество различных молекул. Чтобы вмешательство оказало такое сильное влияние, вам часто приходится подавлять несколько факторов, потому что в противном случае происходит компенсация», — говорит Рёмер.

Он продолжает: «Это убедительно говорит о том, что септины действительно играют здесь значительную роль в защите от инфекций». Теперь исследователи намерены продолжить свои исследования лектинов и септинов. Лучшее понимание этих белков может помочь найти точки атаки для лекарств, предназначенных для предотвращения заражения устойчивыми к антибиотикам бактериями.

О кластере передового опыта CIBSS

Кластер передового опыта CIBSS – Центр интегративных исследований биологических сигналов имеет целью получить всестороннее понимание процессов биологической передачи сигналов в разных масштабах – от взаимодействий между отдельными молекулами и клетками до процессов в органах и целых организмах. Исследователи используют полученные таким образом знания для разработки стратегий целенаправленного управления сигналами. Эти технологии позволяют им не только получать информацию в исследованиях, но и разрабатывать инновации в медицине и растениеводстве.