Protónový gradient podporuje infekciu salmonelou - správa o inováciách
Salmonella je jednou z najbežnejších príčin bakteriálnych gastrointestinálnych infekcií. Na infikovanie ľudí používajú baktérie sofistikovanú stratégiu: priblížia sa k hostiteľskej bunke, ukotvia sa a potom vstreknú signálne látky, ktoré im umožnia preniknúť do bunky.
Vedci z Helmholtzovho centra pre výskum infekcií (HZI) v Braunschweigu teraz dokázali ukázať, čo umožňuje uvoľnenie týchto signálnych látok, a teda aj počas infekcie. Vedci zverejnili svoje výsledky v časopise „PLOS Genetics“.
Kontaminované vajcia, dezerty a surové hydinové výrobky patria medzi najčastejšie príčiny infekcií spôsobených salmonelou. Spôsobujú silný črevný zápal, ktorý môže byť dokonca smrteľný, najmä u malých detí a starších ľudí.
Baktérie vstupujú do tela s jedlom a aktívne sa pohybujú smerom k črevným bunkám pomocou rotujúceho bičíka - tiež známeho ako bičík. Keď už sú tam salmonely, infikujú hostiteľa takzvaným ihlovým komplexom:
Zakotvia na bunku a molekulárnou ihlou do nej vstreknú toxíny. Umožňujú baktériám infikovať hostiteľskú bunku, aby prežili a množili sa vo vnútri.
Takzvaný sekrečný systém typu III má rozhodujúci význam pre injekciu toxínov cez komplex ihiel a pre vývoj bičíka (alebo bičíka). Vedci doteraz predpokladali, že ATPáza naviazaná na základňu komplexu ihiel a bičík je nevyhnutná pre funkciu sekrečného systému typu III. ATPázy sú enzýmy, ktoré podporujú chemickú reakciu, pri ktorej sa uvoľňuje energia.
To sa potom dá použiť na vyvolanie ďalších reakcií - napríklad tu uvoľňovania toxínov. „Teraz sme mohli prvýkrát ukázať, že systém funguje aj vtedy, keď nie je k dispozícii ATPáza,“ hovorí Dr. Marc Erhardt, vedúci juniorskej výskumnej skupiny „Infection Biology of Salmonella“ na HZI. „Iba protónový gradient sa javí ako skutočne potrebný, ATPáza má iba podpornú úlohu.“ Enzým tak zvyšuje účinnosť systému, ale nie je nevyhnutný pre svoju funkciu.
Toto zistenie pomáha vedcom predovšetkým lepšie porozumieť molekulárnym mechanizmom sekrečného systému. To je obzvlášť dôležité, pretože okrem salmonely na infikovanie hostiteľských buniek používa veľké množstvo ďalších gramnegatívnych baktérií aj sekrečný systém typu III. Molekulárne pochopenie procesu infekcie umožňuje vedcom s ním v budúcnosti cielene manipulovať. „Vďaka tomu je dobrým východiskovým bodom pre nové terapie proti gramnegatívnym baktériám,“ hovorí Erhardt.
Ale objav je zaujímavý nielen z lekárskeho, ale aj z evolučného hľadiska. Nakoniec, bakteriálny bičík často slúži ako príklad hnutiu „inteligentného dizajnu“, že sa nemohlo vyvinúť niečo také zložité.
Zistenia však teraz naznačujú, že ATPáza sa sama pridala k pravekému, protónom riadenému sekrečnému systému typu III, aby zefektívnila proces sekrécie. To poskytlo baktériám výhodu selekcie. „Toto dokazuje, že aj taký zložitý nanostroj ako bičík sa dá rozdeliť na menej zložité, ale stále funkčné podjednotky, a preto je v rozpore s názormi hnutia„ inteligentný dizajn “,“ hovorí Erhardt.
Pôvodná publikácia:
Sekrécia proteínov typu III nezávislá od ATPázy u Salmonella enteric, Marc Erhardt, Max E. Mertens, Florian D. Fabiani a Kelly T. Hughes, Plos Genetics, 2014. DOI: pgen.1004800
Helmholtzovo centrum pre výskum infekcií:
V Helmholtzovom centre pre výskum infekcií (HZI) vedci skúmajú mechanizmy infekcií a ich obranu. Čo premieňa baktérie alebo vírusy na patogény: Pochopenie tohto princípu by malo poskytnúť kľúč k vývoju nových liekov a vakcín. http://www.helmholtz-hzi.de
Juniorská výskumná skupina „Infection Biology of Salmonella“ skúma taktiku útoku baktérií na HZI - s cieľom vyvinúť nové stratégie proti bakteriálnym infekciám.