Токсины заставляют строить «дороги в никуда»

Новое исследование показало, что токсины, выделяемые бактериями, которые вызывают диарею, нарушают клеточные процессы и вынуждают важные белки собираться в «дороги в никуда», перенаправляя белки от других задач, которые являются ключевыми для правильного функционирования клеток.

Пораженные белки известны как актины, которые очень распространены и выполняют множество функций, включая помощь каждой клетке в объединении ее содержимого, поддержании своей формы, делении и миграции. Актины собираются в нитевидные нити для выполнения определенной работы внутри клеток.

Исследователи обнаружили, что два токсина, вырабатываемые вибрион рода бактерий заставляют актины соединяться вместе в эти филаменты, которые можно рассматривать как клеточные магистрали, по которым доставляется груз, в неправильном месте внутри клетки и в неправильном направлении.

«Рост в неправильном направлении — это совершенно новая функция, которая ранее не была известна и считалась невозможной для актиновых филаментов внутри клетки», — сказал старший автор Дмитрий Кудряшов, доцент кафедры химии и биохимии Университета штата Огайо. «Большая часть актина в клетке расходуется на формирование «магистралей» там, где они не нужны, поэтому клеточные ресурсы тратятся впустую и не могут быть использованы для удовлетворения основных потребностей клетки».

Исследование опубликовано сегодня (18 ноября 2022 г.) в журнале Научные достижения.

Эти разрушительные токсины называются VopF и VopL и продуцируются двумя штаммами вибрион бактерии, живущие в морской воде: В. холера а также В. парагемолитическийоба из которых могут загрязнять устриц и других моллюсков, которые при употреблении в пищу в сыром виде вызывают у людей заболевания.

В этом исследовании исследовательская группа сосредоточилась на описании неожиданной клеточной активности, а не на каких-либо дальнейших последствиях, таких как то, как угон связан с бактериальной инфекцией.

«Мы рассматриваем вмешательство на молекулярном уровне — мы не сосредоточились здесь на том, как эта клеточная функция может повлиять на людей», — сказала первый и соавтор Елена Кудряшова, научный сотрудник в области химии и биохимии в штате Огайо.

«С практической точки зрения это говорит нам больше об этих патогенах, и знание своего врага помогает вам бороться с вашим врагом», — сказала она. «Но обнаружение чего-то, о чем мы не знали, возможно — актина, ведущего себя таким образом внутри клетки, — поднимает новые вопросы о том, действительно ли эта функция необходима или может быть реализована каким-то другим образом».

До сих пор было известно, что актины собирают каждую нить одним способом, исходя из так называемого заостренного конца и направляясь к так называемому зазубренному концу структуры. Поскольку их количество ограничено, актины разбираются по мере необходимости с заостренного конца и перерабатываются для поддержания направленной активности в сторону зазубренного конца, а затем эти актиновые филаменты выполняют такие функции, как миграция, сокращение или деление клеток, в зависимости от того, что диктуется тем, что клеточные команды.

Однако, когда токсины VopF и VopL попадают в клетку, они притягивают молекулы актина, чтобы образовать новую нить, и заставляют филаменты собираться в этом месте, что приводит к их удлинению в направлении заостренного конца — изменение их обычного поведения. направление удлинения.

«Токсины начинают прокладывать эти магистрали актиновых филаментов не в том месте, строя что-то бесполезное для клетки, и клетка не знает, как с этим бороться», — сказал Кудряшов.

Эта актиновая интерференция наблюдалась при визуализации живых клеток, содержащих отдельные молекулы токсина. Хотя они еще не знают всех последствий этой захватной деятельности, исследователи заявили, что результаты могут включать просачивание питательных веществ через поврежденные стенки кишечника, что обеспечит пищу инфекционным бактериям, ожидающим снаружи.

«Убийство клеток не всегда необходимо — нарушение барьерной функции клеток также может быть полезно для патогенов», — сказала Кудряшова.

И именно поэтому ученые хотят узнать больше — могут ли другие молекулы заставить актины собирать «дороги в никуда» и может ли это странное образование нити быть полезным механизмом при другом стечении обстоятельств.

«Вполне возможно, что наши собственные клетки делают это в какой-то момент, но мы не знаем, потому что у актина так много функций, и не все из них еще хорошо изучены», — сказал Кудряшов.

Команда штата Огайо сотрудничала с соавторами Анкитой, Хайди Ульрихс и Шашанк Шекхар из Университета Эмори.