Глобальная команда ученых, в состав которой вошли специалисты МФТИ, Университета Умео, Института биологической физики, Иллинойского университета и Университета Южной Дании, совершила важный прорыв в понимании механизмов инфицирования, используемых бактерией Listeria monocytogenes. Этот опасный микроб давно известен своей способностью вызывать тяжелую пищевую инфекцию – листериоз, однако новые результаты позволили не только прояснить, как именно бактерия проникает в организм, но и показать перспективы для разработки новых методов блокировки инфекции.
Listeria monocytogenes: угроза и современная наука
Bacterium Listeria monocytogenes признана одной из наиболее опасных среди пищевых патологий. Ежегодно только в США листериоз поражает примерно 1,6 тысячи человек, причем часто заболевание протекает тяжело, а уровень смертности достигает 16%. Наибольшему риску подвергаются беременные женщины, пожилые и лица с ослабленным иммунитетом. Для этих групп пациентов своевременное выявление новых механизмов патогенности напрямую связано с возможностью спасти жизни.
Как исследовали РНК листерии
Исследователи из ведущих научных центров поставили перед собой задачу изучить РНК бактерии Listeria monocytogenes при переменах окружающей среды. Ведь РНК – не просто посредник между генами и белками, но и структурный элемент, обладающий способностью складываться в сложные пространственные формы, влияющие на жизнедеятельность клетки. Эти структуры особенно важны для бактерий, поскольку позволяют им быстро адаптироваться и эффективнее заражать клетки хозяина.
Для определения изменений ученые выращивали листерию при различных температурах и моделировали условия, аналогичные заражению организма хозяина. Такой подход помог выделить уникальные РНК-элементы, структурно реагирующие на внешние сигналы, и оценить их роль в патогенности.
Взаимодействие РНК: новый взгляд на инфицирование
В рамках работы удалось обнаружить, что две разные РНК-линии, отвечающие за кодирование специфических белков, способны взаимодействовать друг с другом. Дмитрий Игнатов, старший сотрудник МФТИ и первый автор работы, пояснил: «Мы выявили уникальное взаимодействие двух мРНК, способствующее проникновению листерии в клетки. Если прервать этот диалог, бактерия теряет способность инфицировать». Эта находка не только расширяет знания о механизмах заражения, но и демонстрирует, что подобные РНК-взаимодействия, скорее всего, распространены шире, чем считалось прежде.
Термопереключатели: как листерия приспосабливается к среде
Эксперименты при 26 °С и 37 °С показали: одна из РНК молекул листерии выступает в роли своеобразного термопереключателя. При охлаждении она меняет свою структуру, позволяя клетке вырабатывать белок холодового шока — жизненно важный для адаптации к низким температурам. Когда среда становится теплее, синтез данного белка блокируется, и бактерия переключается на другие механизмы выживания. Этот “генетический термостат” обеспечивает листерии феноменальную устойчивость к температурным колебаниям внутри и вне организма.
Белки-шапероны: ключ к патогенности бактерий
К числу важнейших открытий ученых относится РНК-уровень взаимопомощи между белками. Для нормального сворачивания главного патогенного белка листериолизина О необходим “помощник” — белок шаперон. Выяснилось, что их кодирующие РНК также взаимодействуют между собой, причем РНК листериолизина защищает “шаперонную” РНК от разрушения. Блокировка этого РНК-взаимодействия существенно снижает синтез шаперона, тревожит сборку листериолизина и, как результат, делает бактерию гораздо менее патогенной.
Результаты экспериментов и глобальное значение
Для подтверждения своей гипотезы команда модифицировала РНК-линии, отвечающие за взаимодействие, и проследила развитие инфекции в моделях. Итог оказался оптимистичным: “отключенные” бактерии практически потеряли способность проникать в клетки и в целом стали менее опасными. Хотя еще необходимы дополнительные исследования для перехода к медицинским применениям, открытие фундаментально изменяет взгляд на бактериальные инфекции, влияя не только на будущие методы лечения, но и на профилактические меры.
В исследовании объединили усилия ученые из России, Швеции, Франции, США и Дании, что подчеркивает глобальный характер борьбы с листериозом. В дальнейшем открытые механизмы могут стать ключом к прорыву в лечении не только этой, но и других бактериальных инфекций, что открывает широкие перспективы для практической медицины и микробиологии.
Источник: scientificrussia.ru
