Ученые выяснили, как сигналы болезнетворных бактерий достигают датчиков опасности клеток

Исследователи из Санкт-Петербурга. Детская исследовательская больница Джуда обнаружила, как сигналы инфекционных бактерий проникают в цитоплазму клеток-хозяев, чтобы активировать инфламмасомы, борющиеся с болезнями. Инфламмасомы — это белковые машины в клетке, которые служат «датчиками опасности» для инфекции и запускают быструю иммунную защиту от патогенов.

Результаты опубликованы сегодня в журнале Cell.
Исследователи во главе с Тирумала-Деви Каннеганти, Ph.D., член Св. Джуд, отдел иммунологии, показал, что индуцируемый интерфероном белок IRGB10 необходим для активации инфламмасом. "Исследователи уже давно знают, что бактериальные лиганды или сигналы должны проникать в цитоплазму клеток, чтобы активировать инфламмасомы. Однако механизм, с помощью которого эти сигналы высвобождаются и передаются сенсорам инфламмасом, борющимся с болезнью, не ясен ", — сказал Каннеганти.

За последние 15 лет в клетках было идентифицировано около пяти различных типов инфламмасом, борющихся с патогенами. В текущем исследовании ученые изучили, как разные бактерии запускают защитные реакции в макрофагах, полученных из костного мозга, у мышей.

Ученые выяснили, что IRGB10 необходим для активации двух инфламмасом. Когда клетки подвергались воздействию патогена Francisella novicida, активировалась инфламмасома AIM2, сенсор, который обнаруживает ДНК вторгшихся бактерий. F. novicida — очень заразный патоген, вызывающий кроличью лихорадку, потенциально смертельное заболевание для людей. Когда клетки столкнулись с другим патогеном, Escherichia coli, инфламмасома NLRP3, чувствительная к липополисахаридам, начала действовать.

E. coli — это часто встречающаяся бактерия, и некоторые штаммы могут вызывать пищевое отравление. Участие различных инфламмасом показывает, что организм готов быстро реагировать на присутствие ряда патогенов и сенсорных молекул, таких как ДНК или сахара, которые высвобождаются при расщеплении вторгшихся бактерий.

Совместными первыми авторами статьи были Си Мин Ман, Ph.D., и Раджендра Карки, Ph.D., оба постдокторанта в университете Св. Джуд. «Когда IRGB10 локализуется на мембране бактериальной клетки, он запускает процесс разрушения бактериального захватчика. Это освобождает ДНК или липополисахарид от патогенов, которые в конечном итоге достигают и запускают действие инфламмасом », — сказал Ман.

Карки добавил: «Мы думаем, что белки IRGB10 служат« смертельным ударом »для повреждения цитозольных бактерий в макрофагах."
Когда ученые использовали микроскопию с высоким разрешением, чтобы изучить распределение IRGB10 в бактериальных клетках, они получили дополнительные сведения о способности этого белка к «смертельному поражению».

IRGB10 накапливается на мембране бактериальной клетки и в других местах внутри бактериальной клетки. Поскольку авторы наблюдали подобное распределение для белков, связывающих гуанилат, другой группы антимикробных белков, они задались вопросом, работают ли эти два типа белков вместе.

Дальнейшие эксперименты подтвердили, что привлечение IRGB10 к мембране бактериальной клетки зависит от активности этих белков, связывающих гуанилат.
Рабочая модель ученых состоит в том, что IRGB10 и гуанилат-связывающие белки действуют вместе, чтобы координировать гибель бактерий, разрушая целостность внешней мембраны.

Это высвобождает молекулы, которые запускают восприятие и разрушение бактериальной клетки инфламмасомой.
Со временем изучение быстродействующей иммунной системы организма может помочь ученым найти новые способы создания лекарств или вакцин для борьбы с бактериальными инфекциями. Необычные изменения активности инфламмасом также связаны с различными типами аутоиммунных и воспалительных заболеваний.

Понимание того, как инфламмасомы чувствуют бактериальных захватчиков, может открыть новые способы борьбы с началом этих заболеваний.
Другими авторами исследования являются Дэвид Плейс, Саннула Кесавардхана, Джамшид Темиров, Шэрон Фрейз, Р.K.

Суббарао Малиредди, Тенима Куриакосе, Дженнифер Питерс, Джеффри Нил и Скотт Браун из Сент. Джуд; Мива Сасай и Масахиро Ямамото из Первого мирового международного исследовательского центра иммунологии, Япония; и Цифань Чжу из Научного центра здоровья Университета Теннесси.

Это исследование было поддержано финансированием Национальных институтов здравоохранения (гранты AI101935, AI124346, AR056296 и CA163507), Японского общества содействия науке KAKENHI (гранты 15H013770, 15H047450, 15H052750 и 15K151220), R.грамм. Стипендия Мензиса по ранней карьере от Национального совета по здравоохранению и медицинским исследованиям Австралии и ALSAC.

Портал обо всем