Ученые нашли уязвимое место пищевого патогена
Бактерия Listeria monocytogenes, или листерия может проникать в организм вместе с едой и вызывать тяжелое заболевание листериоз. В США в год листериозом заболевает 1600 человек, из них умирает 260. Особенно листериоз опасен для беременных, пожилых и людей с ослабленной иммунной системой.
Группа авторов задалась вопросом, что происходит с молекулами РНК бактерии L. monocytogenes при изменении внешних условий. Обычно молекулы РНК служат посредниками при передаче генетической информации от генов к белкам, а уже белки осуществляют разнообразные функции в клетке, например служат ферментами или регуляторами. С химической точки зрения РНК представляют собой длинные цепи, способные складываться в различные пространственные структуры, которые служат на благо клетки. Эти структуры могут меняться под действием внешних факторов, помогая организмам адаптироваться или, в случае с бактерией, распространяться в чужом организме. В поисках таких структур ученые провели эксперименты, в которых выращивали клетки листерий при разных температурах, а также попробовали активировать механизмы, которые у бактерий включаются при заражении. Результаты исследования опубликованы в Cell Reports.
«Мы искали элементы РНК, которые меняют свою структуру, ведь если они меняют свою структуру, то, скорее всего, играют важную роль в регуляции генов. Мы нашли взаимодействие двух информационных РНК, которое способствует проникновению бактерии в клетки. Если заблокировать этот механизм, бактерия перестает заражать клетки. Кроме того, мы показали, что две информационные РНК в принципе могут взаимодействовать друг с другом. Такой механизм может быть более распространен, чем полагалось ранее», — считает Дмитрий Игнатов, первый автор исследования, старший научный сотрудник лаборатории геномной инженерии МФТИ.
Во-первых, исследователи нашли разницу между РНК бактерий, которые жили при 26 °C и 37 °C. Одна из молекул РНК формирует термопереключатель, который позволяет бактерии адаптироваться к перепадам температуры. Когда температура понижается, РНК разворачивается и открывает возможность для синтеза так называемого белка холодового шока. При более высоких температурах этот белок становится не нужен, и его синтез блокируется (см. рис. 1).
Dmitriy Ignatov, Cell Reports
Схема работы термопереключателя в РНК I. Термопереключатель в нетранслируемой области РНК, кодирующей белок холодного шока CspA. Ribosome — рибосома, RBS, ribosome-binding site — участок, связывающий рибосому (когда рибосома связывается с этим участком, начинается синтез белка
Во-вторых, в РНК нашли механизм, помогающий листерии процветать в чужих клетках. Белок листериолизин О позволяет бактерии проникать внутрь клеток человека и животных и таким образом делает бактерию патогенной. Для его правильного сворачивания необходим другой белок — такой тип белков называют шаперонами. Оказалось, что они помогают друг другу еще будучи «проектами», то есть их РНК взаимодействуют между собой. РНК, кодирующая листериолизин, связывается с РНК шаперона и защищает ее от разрушения (см. рис. 2). Можно предположить, что если заблокировать взаимодействие этих двух РНК, то синтез шаперона понизится, листериолизин свернется неправильно и бактерия станет менее патогенной.
Dmitriy Ignatov, Cell Reports
РНК листериолизина O (hly) связывается с РНК шаперона (prsA2)
В противном случае РНК шаперона разрушается ферментом RNase J1
Чтобы проверить свое предположение, ученые внесли мутации, которые блокируют обнаруженное взаимодействие, и посмотрели, как листерии заражают клетки мышей. И действительно, заблокированное взаимодействие сделало бактерию менее опасной (см. рис. 3). Ученые пока не могут с уверенностью сказать, насколько их открытие применимо в медицине — для этого нужны дальнейшие исследования. Однако результат работы представляет фундаментальный интерес: у бактерий это всего лишь второй пример взаимодействия между РНК, кодирующими белки. Возможно, подобные взаимодействия не столь редки, как считалось ранее, и играют важную роль в жизнедеятельности бактерий.
Dmitriy Ignatov, Cell Reports
Внутриклеточный рост и межклеточное распространение бактерий (WT — без мутации, M1 — с мутацией)
Совместно с ученым из лаборатории геномной инженерии МФТИ, в работе принимали участие специалисты из Университета Умео, (Швеция), Института биологической физики, (Париж, Франция), Иллинойского университета (Чикаго, США), Университета Южной Дании, (Оденсе, Дания). Материал предоставлен пресс-службой МФТИ.
Обсудить 0
