На внешней мембране возбудителя коклюша, бактерии Bordetella pertussis, находится множество крошечных белковых пор. Через эти поры патоген выделяет белки, которые важны для прикрепления бактерий в дыхательных путях человека и для образования устойчивых биопленок. Чтобы понять, как поры мембран позволяют проходить субстратам, структурные биологи проф.
Тимм Майер и проф. Себастьян Хиллер из Biozentrum Базельского университета внимательно изучил один из этих белков.
Структура мембранного белка отличается от ожидаемой
Клеточные мембраны — это барьеры, защищающие клетку от внешнего мира.
Однако некоторые молекулы все еще могут перемещаться через эти барьеры в специально разработанных местах. Мембранный белок FhaC возбудителя коклюша является таким пограничным звеном.
Он расположен на внешней мембране клетки и направляет адгезин FHA через мембрану наружу. FHA позволяет бактериям прикрепляться к поверхностям хозяина и, таким образом, играет важную роль в инфекции коклюша.
В 2007 году структура и функции FhaC были опубликованы в журнале Science. В свете нового исследования эти результаты были частично пересмотрены. «На основании наших данных мы пришли к выводу, что ранее постулированная структура и способ действия белка FhaC требуют пересмотра», — говорит Майер.
Вместе с авторами оригинальной статьи исследователи из Biozentrum исправили модель FhaC.
«В отличие от ранее сделанных предположений, наши исследования показали, что белок FhaC имеет ту же архитектуру, что и белки, которые интегрируют новые мембранные белки», — объясняет Майер. Структурный анализ также показал, как спиральный домен белка действует как пробка, закрывая поры в отсутствие родственного субстрата. Когда адгезин FHA связывается с мембранным белком FhaC, эта пробка высвобождается, поры открываются, и адгезия проходит через мембрану.
Основа для новых методов лечения коклюша
Заболевание коклюшем в Швейцарии хорошо контролируется, но, тем не менее, с 2010 года его заболеваемость растет. Это требует новых подходов к лечению. «Целевые ингибиторы могут значительно нарушить функцию FhaC, чтобы предотвратить прикрепление патогена к клетке-хозяину», — объясняет Майер. «Преимущество очевидно: можно избежать использования антибиотиков, что предотвратит развитие резистентности."Структурные биологи стремятся предоставить дальнейшие фундаментальные идеи в будущем.
Их план состоит в том, чтобы исследовать роль отдельных белковых компонентов в общем процессе каналирования субстрата.