Как бактериите Yersinia убиват имунните клетки - MedMix
Бактериите йерсиния умножават генетичната информация за своите болестотворни инструменти и в същото време изстрелват смъртоносни вещества в имунните клетки.
Когато бактериите попаднат в тялото на човек или животно, те се разпознават като чужди от имунната система. След това имунните клетки се опитват да елиминират тези чужди тела. Учени от Центъра за изследване на инфекции Helmholtz (HZI) в Брауншвайг и колеги от университета Umeå в Швеция наскоро разбраха как бактериите от рода Yersinia успяват да убият имунните клетки при първи контакт: те възпроизвеждат генетичната информация за своите патогенни инструменти и стрелят в същото време вещества в имунните клетки, които те бързо инактивират и убиват.
Бактериите от рода Yersinia могат да причинят тежки чревни заболявания и чума при хората. Генетичната информация за инструментите, които на първо място правят тези бактерии опасни, се пренася от Йерсиния върху отделна ДНК молекула, плазмид на вирулентността. Без този ДНК пръстен, който се среща независимо от другия генетичен материал в бактериите, Yersinia са напълно безвредни. Наред с други неща, плазмидът на вирулентността носи плана за молекулярна спринцовка, с която бактериите могат да изстрелват вещества в клетките гостоприемници и например да инициират смъртта им. Изследователите вече са знаели, че ако бактериите са заразени, те ще развият своите молекулни спринцовки в по-голям брой, но как точно се случва това, все още не е известно.
За да разрешат загадката, изследователите, оглавявани от ръководителя на отдела Ханс Волф-Ватц и Томас Едгрен от Университета в Умео, са отгледали патогена Yersinia pseudotuberculosis в съдове за култивиране и са симулирали инфекция в тях. Те секвенираха целия генетичен материал от тези активирани бактерии и ги сравниха с спящи бактерии. Резултатът: В случай на симулирана инфекция, бактериите имат четири копия на своя вирулентен плазмид наведнъж, който присъства само веднъж или два пъти във всяка клетка, когато е в покой. В този момент към проекта се присъединиха изследователите на HZI, водени от Петра Дерш, ръководител на катедрата по биология на молекулярната инфекция. Използвайки мишки, заразени с Yersinia, те изследват как се получава увеличеният брой копия на плазмида в живия организъм. „Бактериите са наистина вирулентни само когато съдържат четири плазмидни копия“, казва Дерш. "Това е напълно ново откритие и сега успяхме да обясним механизма зад него, използвайки най-новата технология за секвениране в HZI."
Аарон Нус, постдок в отдела на Dersch, използва много сложен метод, за да изолира всички копия на бактериалната ДНК от заразените мишки и да ги секвенира. Тези копия, така наречената РНК, могат да се използват, за да се определи кои гени са активни в момента и се използват за производството на протеини. Беше забележимо, че наред с други неща, репликазата - ензимът, който репликира плазмида - се образува все по-често по време на инфекция. В състояние на покой производството на този ензим се намалява от определени фактори.
Когато обаче влезе в контакт с имунна клетка, настъпва обратният ефект: бактериите незабавно елиминират инхибиращите фактори и произвеждат повече репликази, които вирулентният плазмид се умножава. С това Yersinia стартират своите защитни механизми, които в крайна сметка убиват имунната клетка. „Йерсиниите стартират тази програма преди всичко, когато влязат в контакт с имунните клетки, за да се предпазят възможно най-бързо от атаката им“, казва Петра Дерш. "Това им струва толкова много енергия, че дори трябва временно да спрат своя растеж."
Новите открития са резултат от тясно сътрудничество: Hans Wolf-Watz завърши тримесечен изследователски престой в отдела на Dersch през пролетта, докато Tomas Edgren дойде в HZI за две седмици. През това време учените проведоха съвместно голяма част от тестовете върху заразените мишки. Публикацията в списание Science обаче не е краят на сътрудничеството: „Заедно бихме искали да изясним допълнително механизмите на инфекцията в Йерсиния, защото това също крие точки на атака за възможни лекарства, които биха могли да направят бактериите безвредни“, казва Петра Дерш.