Бактериальный токсин превращает клетки в швейцарский сыр

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 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 паттерны, 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, дрозофилазащищает себя от активации протоксина, создавая физический барьер против протеаз, он все еще 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 Такаюки Курайши. «Мы хотели очистить и функционально охарактеризовать монализин из P. entomophila, чтобы разработать инструмент, который мог бы помочь нам понять, как взаимодействуют хозяин и бактерии, которые продуцируют порообразующие токсины».

Чтобы достичь своей цели, исследователи культивировали P. entomophila и очищали промонализин от их лизатов. Реакцией очищенного токсина с клетками дрозофилы 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 Monalysin, исследователи затем обратились к атомно-силовой микроскопии (АСМ), которая обеспечивает 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. Комбинируя 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 адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *