Новое исследование, проведённое учёными из Ливерпульского университета, показало, как патогенные бактерии создают крошечные белковые структуры, известные как микроструктуры Eut, что дает им возможность расщеплять этаноламин — вещество, служащее источником питания и часто обнаруживающееся в кишечнике.
Микроструктуры Eut критически важны для роста и вирулентности бактерий. Понимание того, как они формируются, позволяет по-новому взглянуть на то, как бактерии выживают в кишечнике, и определить мишени для противомикробной терапии. Исследование, опубликованное в Science Advances, демонстрирует четкую цепочку событий и белковых взаимодействий, которые определяют формирование микроструктур.
Благодаря комплексному подходу, включающему флуоресцентную микроскопию с высоким разрешением, генную инженерию, структурную биологию, биохимический анализ и компьютерное моделирование, исследовательской группе удалось установить функции отдельных белков, из которых состоит микрокомпонент Eut в сальмонелле.
В ходе изучения бактерий, несущих мутации в конкретных белках, ученые впервые установили, что формирование структуры начинается с белковой оболочки, внутри которой затем располагаются ферменты, отвечающие за расщепление этаноламина. Белок под названием EutQ играет ключевую роль в этом процессе, выступая в качестве молекулярного связующего звена, которое обеспечивает правильное размещение ферментов внутри оболочки. Без EutQ сборка не происходит, и рост бактерий сильно замедляется.
Согласно проведенному исследованию, ферменты, находящиеся внутри, демонстрируют поведение, аналогичное каплям жидкости: они перемещаются и взаимодействуют, что способствует улучшению метаболических процессов.
Этаноламин, образующийся при разрушении клеточных мембран, широко распространен в кишечнике и служит значимым источником углерода и азота для разнообразных патогенных бактерий, включая сальмонеллу. Данная работа позволяет расширить знания о метаболических процессах, происходящих в бактериях, а также о способах их проникновения в организм.
По словам доктора Менгру Янг, автора публикации, ранее было установлено, что бактерии используют эти структуры для безопасного и результативного переваривания этаноламина, однако наше исследование позволило определить конкретные молекулярные стадии этого процесса. Наблюдение за формированием и работой органелл на молекулярном уровне и за тем, как динамические белковые конденсаты в этом участвуют, представляет собой весьма интересный момент».
По словам профессора Лу-Нина Лю, автора исследования, данная работа существенно расширила наши представления о том, как формируются бактериальные микроструктуры, и продемонстрировала потенциал для воздействия на метаболизм и способность патогенов к заражению. Полученные результаты могут лечь в основу создания новых подходов к борьбе с микроорганизмами и стимулировать развитие синтетической биологии».
Научная группа намерена исследовать принципы сборки, используемые в других бактериях, имеющих значение для здоровья человека. Кроме того, они планируют изучать взаимодействие белков на атомном уровне и проводить испытания методов, направленных на нарушение или модификацию этих систем с целью их использования в медицине.
[Фото: Professor Lu-Ning Liu, University of Liverpool]