Это понимание основано на новом исследовании U.S. Ученые Министерства энергетики (DOE), которые определили молекулярные структуры узкоспециализированного набора белков. Эти белки используются штаммом E. colibacteria, чтобы общаться и защищать свою территорию.
Работа может привести к новым биомедицинским стратегиям борьбы с патогенными бактериями, вызывающими инфекционные заболевания, такие как пневмония и болезни пищевого происхождения.
Это последнее достижение группы ученых Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США; Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB); и Калифорнийский университет в Ирвине.
Работа основана на открытии исследователями UCSB в 2005 году, что бактерии производят токсичные белки, которые они могут передавать своим соседям через прямой контакт, чтобы убить или контролировать их, возможно, чтобы получить лучший доступ к питательным веществам. Он проявляется только в густонаселенных микробных сообществах посредством процесса, называемого контактно-зависимым ингибированием роста (CDI).
«Мы в основном изучаем, как бактерии взаимодействуют и общаются», – сказал Анджей Йоахимиак, выдающийся ученый Аргонны из отдела биологических наук лаборатории. "У нас есть некоторые идеи, которые мы пытаемся решить, потому что токсины могут иметь разную активность. Они могут по-разному влиять на разные бактерии."
«Эти системы обнаружены не только в почвенных и кишечных бактериях, но и в патогенах человека», – сказал Йоахимиак, старший научный сотрудник вычислительного института Чикагского университета. "Некоторые из этих токсинов системы ИКД присутствуют, например, в синегнойной палочке, которая вызывает заболевание легких."
Иоахимиак и 10 соавторов опубликовали свои выводы в сентябре.
29, 2017 выпуск журнала Nucleic Acids Research.
Команда Argonne получила молекулярные структуры белков, которые принадлежат трехкомпонентной системе штамма NC101 E. кишечная палочка.
Эти три части состоят из токсина CDI, его иммунного белка и его фактора удлинения. Последний, известный как EF-Tu, представляет собой белок, который играет ключевую роль в синтезе белка. Знание белковых структур всех трех частей помогает ученым понять их функцию.
Открытие иммунного белка заставило ученых подозревать, что цель системы включает не только конкуренцию, но и передачу сигналов, процесс, посредством которого бактериальные клетки связываются друг с другом, а также убивает и контролирует другие бактерии.
«На самом деле существует всего несколько молекул токсина, которые попадают в соседнюю клетку», – сказала Каролина Михальска, кристаллограф белков в Аргонне и соавтор статьи. "Трудно оценить реальную степень повреждения клеток. Вот почему мы думали, что это предназначено не для убийства, а для управления и общения."
Токсин может воздействовать на переносящую рибонуклеиновую кислоту (тРНК) только при очень специфических обстоятельствах.
«Этот конкретный токсин действует на тРНК, и он должен быть очень специфическим набором тРНК», – сказала Михальска. "Это первый случай, когда мы видим фактор удлинения как дополнительный компонент, необходимый для функционирования токсина."
Команда Аргонн собрала данные о белковых структурах, используя лучи Центра структурной биологии в Advanced Photon Source (APS), учреждении для пользователей Управления науки Министерства энергетики США. APS – это источник света третьего поколения, обеспечивающий чрезвычайно яркие рентгеновские лучи, которые позволяют исследователям изучать массивы молекул в материалах.
Используя этот инструмент, исследователи могут охарактеризовать или идентифицировать биологические белки и изучить химические процессы в наномасштабе (одна миллиардная метра).
Исследовательская группа Аргонна также воспользовалась лабораторией Advanced Protein Characterization Facility, которая предлагает самые передовые в стране технологии для изучения новых классов белков и белковых комплексов.