Более 22 лет назад исследователи из Университета Умео первыми открыли стратегию заражения человеческими патогенными бактериями Yersinia — белковой структурой в стенках бактериальных клеток, напоминающей шприц. Структура, получившая название «система секреции типа III» или T3SS, позволяет переносить бактериальные белки в хозяйскую клетку и разрушать ее метаболизм.После открытия исследователи обнаружили T3SS у нескольких других видов бактерий, и оказалось, что T3SS является распространенным механизмом заражения, который патогены, то есть инфекционный агент, такой как вирус или бактерия, используют для уничтожения клеток-хозяев.
Теперь исследователи Умео снова первыми обнаружили связь между инфекцией и быстрым производством необходимых белков, необходимых для образования «ядовитого шприца».Вместе с исследователями Центра исследований инфекций им. Гельмгольца в Брауншвейге, Германия, исследователи Умео исследовали стратегию вирулентности Yersinia pseudotuberculosis. Эта бактерия может вызывать острую диарею, рвоту и боли в желудке и тесно связана со смертельной бактерией чумы, с которой у нее много общих механизмов заражения.
Гены, необходимые этим бактериям для заражения, расположены на дополнительной кольцевой хромосоме, называемой плазмидой вирулентности.Исследователи из Центра микробных исследований Умео (UCMR), Лаборатории медицины молекулярных инфекций Швеции (MIMS) Департамента молекулярной биологии сначала провели эксперименты по заражению культур клеток с человеческими клетками, а затем подтвердили свои выводы с помощью моделей на животных. Оказалось, что одной копии плазмиды вирулентности недостаточно, чтобы вызвать инфекцию, но исследователи обнаружили, что, когда Yersinia вступала в контакт с клетками-хозяевами, она запускала «копирующую машину», которая увеличивала количество плазмид.«Йерсиния разработала очень умную стратегию, — говорит научный сотрудник Хелен Ван, которая провела большую часть экспериментов. «Чтобы нести большое количество плазмид, бактериям нужно много энергии, и это отрицательно влияет на метаболизм и рост бактерий.
Но наличие одной копии плазмиды в качестве чертежа, который можно быстро усилить в случае инфекции, — очень разумное решение. «Множество копий плазмид дают бактериям возможность накапливать много T3SS и все белки, необходимые для быстрого уничтожения клеток-хозяев во время инфекции», — продолжает Хелен Ван.Это первый раз, когда исследователи могут продемонстрировать, что повышенное количество кодируемых плазмид генов необходимо для успешного заражения патогенными бактериями.«Наше исследование представляет собой прорыв, в котором мы показываем, что дозировка генов, кодируемых плазмидами, является быстрой регуляторной стратегией, используемой бактериями.
Это открытие будет способствовать более глубокому пониманию устойчивости бактерий к антибиотикам и является важным шагом вперед в нашем понимании. о том, как бактерии вызывают заболевания », — говорит Томас Эдгрен, который вместе с Хансом Вольф-Вацем руководил исследованием.