У грамотрицательных бактерий, в число которых входят одни из самых разрушительных патогенов человека, до сих пор идентифицировано только два механизма экспорта полисахаридов. Теперь исследовательская группа Макса Планка под руководством Лотте Согаард-Андерсен определила совершенно новый третий механизм экспорта полисахаридов. Эти открытия прокладывают путь к полному пониманию механизмов, которые опосредуют защиту, подвижность и взаимодействие многих бактериальных патогенов.
Бактерии не только питаются сахаром как источником углерода и энергии, они также производят и выделяют широкий спектр так называемых полисахаридов. Полисахариды представляют собой цепочки сахаров и являются наиболее распространенными биополимерами на Земле. Длинные сахарные цепи играют жизненно важную роль в свободноживущих, комменсальных и патогенных бактериях. Они также имеют решающее значение для бактериальной защиты, защищая клетки от стрессов окружающей среды, таких как высыхание, иммунные эффекторы и хищники. Кроме того, их адгезивные и структурные функции способствуют колонизации поверхности и образованию биопленки. Они также важны для успешного применения антибактериальных вакцин. Таким образом, они держат ключи к пониманию и контролю как полезных, так и патогенных взаимодействий человека, животных и растений с микробами. И последнее, но не менее важное: полисахариды используются в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности.
Экспорт полисахаридов является серьезной проблемой, поскольку молекулы химически разнообразны и очень велики. У грамотрицательных бактерий, к которым относятся некоторые из наиболее разрушительных патогенов человека, до сих пор были известны только два известных механизма экспорта полисахаридов: белок OPX внешней мембраны (в так называемых Wzx/Wzy- и ABC-зависимых транспортерах). пути) и белок β-ствола наружной мембраны (в так называемых синтазозависимых путях). Тем не менее, есть примеры путей, которые, кажется, не следуют этим простым схемам: в частности, известно, что в некоторых путях Wzx/Wzy белки β-ствола наружной мембраны важны для экспорта полисахаридов, например, у Vibrio cholerae и Myxococcus xanthus. , но точный механизм был неясен. Кроме того, в других исследованиях описаны короткие белки OPX, у которых отсутствует часть, которая интегрируется во внешнюю мембрану. Здесь неясно, как эти белки могут поддерживать экспорт полисахаридов.
Исследовательская группа Института наземной микробиологии им. Макса Планка под руководством Лотте Сёгаард-Андерсен смогла пролить новый свет на эти вопросы. Используя эксперименты и вычислительную структурную биологию, ученые предоставили доказательства совершенно нового механизма того, как бактерии могут экспортировать полисахариды через внешнюю мембрану. Йоханнес Швабе, аспирант и ведущий автор исследования, и доктор Мария Перес-Бургос говорят: «Мы начали с внимательного изучения Wzx/Wzy-зависимого пути синтеза секретируемого полисахарида под названием EPS у M. ксантус». Согласно современным знаниям, ЭПС будет секретироваться через наружную мембрану белком OPX, интегрированным в мембрану. Однако группа обнаружила, что белок β-ствола внешней мембраны, названный EpsX, также важен для экспорта ЭПС. «Затем, к удивлению, мы обнаружили соответствующий периплазматический короткий белок OPX EpsY, у которого полностью отсутствует часть, соединяющая внешнюю мембрану. Вместе с доктором Тимо Глаттером мы также обнаружили, что EpsX и EpsY напрямую взаимодействуют».
Основываясь на своих наблюдениях и вычислительной структурной биологии, ученые предполагают, что EpsX и EpsY представляют собой новый тип транслокона для экспорта полисахаридов через внешнюю мембрану, где белок β-бочонка явно функционирует как пронизывающая внешнюю мембрану часть в двусоставном комплексе с полностью периплазматический белок OPX.
По словам Лотте Согаард-Андерсен, это подробное знание может открыть новые способы борьбы с патогенными бактериями. Она поясняет: «Марко Херфурт, аспирант моей исследовательской группы, с помощью компьютерной геномики обнаружил, что подобные составные системы широко распространены у грамотрицательных бактерий. Например, эта новая система объясняет, как V. cholerae секретирует свой полисахарид VPS, который важен для образования биопленки и вирулентности. Таким образом, наши результаты имеют важное значение не только для нашего понимания экспорта полисахаридов у M. xanthus, но и для нашего понимания экспорта полисахаридов в целом у грамотрицательных бактерий».
Ссылка: Швабе Дж., Перес-Бургос М., Херфурт М., Глаттер Т., Согаард-Андерсен Л. Доказательства широко распространенной третьей системы для экспорта бактериальных полисахаридов через внешнюю мембрану, включающей композитный транслокон OPX / β-ствола. mBio. 2022;0(0):e02032-22. дои:10.1128/гонка.02032-22
Эта статья была переиздана со следующего материалы. Примечание: материал мог быть отредактирован по длине и содержанию. За дополнительной информацией обращайтесь к указанному источнику.
