Language
Country/Area
No result found
Секретное оружие бактерий: как эффекторные белки контролируют клетки-хозяева?
С развитием бактериологии и молекулярной биологии ученые постепенно раскрыли тайну бактериальных эффекторов. Эти эффекторные белки являются «секретным оружием», доставляемым патогенными бактериями в клетки-хозяева через систему секреции, и играют решающую роль в процессе бактериальной инфекции.
Эффекторные белки обычно помогают патогенам проникать в ткани хозяина, подавлять иммунную систему или повышать способность патогена к выживанию.
Многие патогенные бактерии способны секретировать эффекторные белки, но точные количества для большинства видов неизвестны. Когда геномы патогенов секвенированы, эффекторные белки можно предсказать на основе сходства последовательностей белков, но эти прогнозы не всегда точны. Что еще более важно, очень трудно экспериментально доказать, что предсказанный эффекторный белок действительно секретируется в клетку-хозяина из-за незначительного количества каждого эффекторного белка.
В качестве примера возьмем патогенную кишечную палочку. Исследования показывают, что бактерия может иметь более 60 эффекторных белков, но было подтверждено, что только 39 успешно проникают в клетки Caco-2 человека. Даже в пределах одного вида бактерий разные штаммы часто обладают разными комбинациями эффекторных белков. Например, фитопатогенная бактерия Pseudomonas aeruginosa имеет 14 эффекторных белков, но число эффекторных белков, обнаруженных у разных штаммов, достигает почти 150.
Механизм действия эффекторных белков
Разнообразие эффекторных белков позволяет им влиять на многие процессы внутри клетки-хозяина. Например, эффекторные белки ССТТ патогенных Escherichia coli, Shigella, Salmonella и Yersinia pestis способны модулировать динамику актина клеток-хозяев и способствовать их прикреплению или инвазии. Они также могут нарушать транспортировку эндоцитов, предотвращать фагоцитоз и модулировать пути апоптоза и иммунные реакции хозяина.
После того как патогены проникают в клетки-хозяева, они для выживания используют путь эндоцитоза, а некоторые бактерии могут даже изменять процесс апоптоза.
Например, фагоциты — это иммунные клетки, которые распознают и «поглощают» бактерии. Эти клетки могут распознавать бактерии напрямую через так называемый рецептор-поглотитель А или косвенно через антитела и белки комплемента. Внутренние сальмонеллы и шигеллы используют вмешательство в эндолизосомный транспорт, чтобы избежать фагоцитоза и выжить в клетке-хозяине. С другой стороны, Yersinia pestis блокирует этот процесс, ингибируя реорганизацию цитоскелета.
Во время процесса эндоцитарного транспорта бактерии сальмонеллы способствуют образованию «цист сальмонеллы» (SCV), а по мере созревания SCV они перемещаются в центр организации микротрубочек, чтобы еще больше способствовать выживанию бактерий. Тем временем шигелла уклоняется от эндолизосомной системы, быстро лизис кисты.
Помимо влияния на фагоцитоз и эндоцитарный транспорт, эффекторные белки некоторых патогенов также могут влиять на секреторный путь клеток-хозяев. Например, эффекторный белок EspG энтеропатогенной Escherichia coli способен снижать секрецию интерлейкина-8 в клетках-хозяевах, влияя тем самым на иммунный ответ. Этот эффекторный белок, как и другие эффекторные белки, оказывает сильное ингибирующее действие на иммунную систему хозяина.
Многие патогенные бактерии выработали механизмы предотвращения апоптоза клеток-хозяев, чтобы сохранить свою среду обитания.
Например, эффекторные белки NleH и NleF энтеропатогенной Escherichia coli предотвращают апоптоз клеток-хозяев. Кроме того, сходные функции имеют эффекторные белки шигелл IpgD и OspG. Эти эффекторные белки могут препятствовать апоптотической реакции клеток-хозяев, вмешиваясь в путь NF-kB. Хотя многие эффекторные белки играют ключевую роль в сопротивлении гибели клеток-хозяев, некоторые эффекторные белки вызывают гибель клеток, например эффекторные белки EHEC EspF, EspH и Cif.
Средства противоиммунного ответа
Патогенные бактерии уклоняются от иммунного ответа хозяина различными способами, одним из основных способов является вмешательство в сигнальный путь NF-kB в клетках хозяина. Различные эффекторные белки могут эффективно ингибировать активацию пути NF-kB. Например, эффекторный белок NleC энтеропатогенной Escherichia coli предотвращает продукцию IL-8 путем расщепления компонентов NF-kB. Аналогично YopE и YopP Yersinia pestis предотвращают активацию NF-kB, который играет важную роль в предотвращении воспалительных реакций.
Благодаря углубленному изучению бактериальных эффекторных белков мы получили более полное представление об их роли в патогенной инфекции. Изменит ли это наше представление о лечении инфекционных заболеваний в будущем?
