Бактериальный токсин, превращающий клетки в швейцарский сыр
Исследователи из университета Канадзава разработали новый инструмент для изучения того, как врожденная иммунная система борется с бактериальными токсинами. Они очистили порообразующий токсин монализин из бактериальной культуры и структурно и функционально охарактеризовали очищенный токсин, чтобы показать, как он функционирует на молекулярном уровне. Это исследование может помочь понять механизмы, лежащие в основе взаимодействия между защитой хозяина и микробными захватчиками. Кредит: Университет Канадзава

Хотя врожденная иммунная система является линией защиты от микробных инфекций, сложные механизмы врожденного иммунитета до конца не изучены. В новом исследовании ученые из Университета Канадзава синтезировали и охарактеризовали бактериальный токсин монализин, чтобы дать возможность изучить, как врожденная иммунная система и бактерии, продуцирующие токсин, взаимодействуют друг с другом.

Врожденная иммунная система обнаруживает микробные инфекции путем обнаружения либо микробных молекул (патоген-ассоциированные молекулярные структуры или PAMPs), либо сигнальных молекул хозяина, которые высвобождаются из поврежденных клеток-хозяев (молекулярные структуры, связанные с повреждением, или DAMPs). Бактерия Pseudomonas entomophila была использована в качестве инструмента для изучения механизмов DAMPs в кишечнике. P. entomophila заражает насекомых и повреждает кишечные клетки, используя порообразующий токсин под названием монализин. Монализин секретируется в виде неактивного протоксина, который затем активируется определенными белками, называемыми протеазами. Хотя плодовая муха Drosophila защищает себя от активации протоксина, создавая физический барьер против протеаз, она все же может выдержать повреждение при воздействии токсина.

«Активированный монализин образует поры в плазматической мембране клеток-хозяев, что приводит к гибели клеток, поэтому для хозяина важно предотвратить его активацию», — говорит соответствующий автор исследования Takayuki Kuraishi. «Мы хотели очистить и функционально охарактеризовать монализин из P. ophila, чтобы разработать инструмент, который мог бы помочь нам понять, как взаимодействуют хозяин и бактерии, которые продуцируют порообразующие токсины».

Для достижения своей цели исследователи культивировали P. entomophila и очищали промонализин из своих лизатов. Реакцией очищенного токсина с клетками Drosophila исследователи подтвердили его токсический эффект, когда жизнеспособность клеток значительно снизилась, когда в клетки было добавлено больше промонализина. Чтобы подтвердить, что очищенные поры монализина образуют, исследователи добавили активированный монализин на чип, покрытый липидным бислоем, похожим на плазматическую мембрану клеток. Измеряя электрический ток, возникающий при прохождении ионов через образовавшиеся поры, исследователи показали, что монализин образует поры диаметром около 0,7-1 нм.

Чтобы проанализировать структурный состав монализина, исследователи обратились к атомно-силовой микроскопии (АСМ), которая позволяет получать изображения с высоким разрешением, касаясь поверхности чувствительным механическим зондом. Используя AFM, исследователи показали, что восемь молекул Monalysin собрались вместе, чтобы сформировать поры в плазматической мембране. Сочетая АСМ с высокоскоростной визуализацией, исследователи продемонстрировали, что активированный монализин преимущественно вводится в край плазматической мембраны, предполагая, что сильно изогнутые части мембран являются участками их действия.

«Это поразительные результаты, которые показывают, как монализин функционирует на молекулярном уровне», — говорит Кураиши. «Наши результаты могут помочь понять, как врожденная иммунная система борется с бактериями, которые производят порообразующие токсины».




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *