Обнаружен молекулярный переключатель превращающий безвредные бактерии в патогенные
Исследователи из Университета Базеля (Швейцария) раскрыли молекулярный механизм, с помощью которого опасные бактерии рода Leptospira включают свои факторы вирулентности и начинают вызывать заболевание. Работа проливает свет на ключевой белок LvrB, который действует как своеобразный переключатель, переводящий бактерию из относительно безвредного состояния в патогенное, и может открыть новые возможности для разработки терапевтических стратегий против инфекций.
В последние десятилетия специалисты отмечают рост числа зоонозных заболеваний, то есть инфекций, передающихся от животных к человеку. Одним из таких заболеваний является лептоспироз, распространение которого усиливается на фоне изменения климата. Ежегодно в мире фиксируется около одного миллиона тяжёлых случаев этой инфекции, а число летальных исходов оценивается примерно в 60 тысяч. Заболевание остаётся серьёзной проблемой общественного здравоохранения, особенно в регионах с ограниченными ресурсами, однако случаи заражения встречаются и в странах Европы, включая Швейцарию.
Инфекция возникает при контакте человека с загрязнённой водой или почвой, содержащими патогенные бактерии. При отсутствии своевременного лечения антибиотиками заболевание может прогрессировать и приводить к тяжёлым осложнениям, включая поражениям внутренних органов. Попадая в организм хозяина, бактерии Leptospira активируют набор факторов вирулентности, которые позволяют им выживать, распространяться и уклоняться от иммунного ответа.
Ключевую роль в этом процессе играет белок LvrB, который функционирует как регуляторный переключатель. В нормальных условиях, вне организма хозяина, он удерживается в неактивной форме, что предотвращает ненужное включение механизмов патогенности. Такой «выключенный» режим важен для экономии ресурсов бактерии и предотвращения преждевременной активации вредных функций.
Исследовательская группа под руководством профессора Себастьяна Хиллера из Биоцентра Университета Базеля впервые определила трёхмерную структуру LvrB и подробно описала его работу на атомарном уровне. Учёные установили, что в неактивном состоянии белок находится в симметричной и «запертой» конфигурации, которая не позволяет ему запускать экспрессию генов вирулентности.
При попадании в организм хозяина сигнальные молекулы запускают каскад биохимических реакций, приводящих к химическим модификациям LvrB. Эти изменения вызывают перестройку его структуры: симметрия нарушается, и белок переходит в активное состояние. В этой форме LvrB взаимодействует с партнёрским белком, также выявленным исследователями, и передаёт сигнал, активирующий гены вирулентности, что позволяет бактерии распространяться в организме и вызывать заболевание.
По словам авторов работы, понимание того, как именно происходит этот переключатель, имеет важное прикладное значение. Если удастся разработать способы стабилизации LvrB в неактивной форме, это может стать основой для новых лекарственных подходов, направленных на подавление патогенности без уничтожения бактерий, что потенциально снижает риск развития антибиотикорезистентности.
Исследователи также отмечают, что выявленный механизм характерен не только для Leptospira, но и для целого класса бактериальных сигнальных систем, широко распространённых среди патогенов растений, животных и человека. Это делает полученные данные важным фундаментом для понимания множества ранее не изученных клеточных процессов и может способствовать разработке новых антибиотиков и агрохимических средств.
Исследование в журнале Nature.