В РНК листерии обнаружили механизм ее патогенности

❋ 4.7

Международная группа исследователей, в которую входит сотрудник МФТИ, изучила РНК бактерии Listeria monocytogenes — возбудителя опасной пищевой инфекции. Ученые нашли новый механизм, позволяющий бактерии заражать организм, и смогли его заблокировать.

ФизТех

# бактерия

# листериоз

# листерия

# МФТИ

# пищевые инфекции

# рнк

Модель бактерии Listeria monocytogenes / ©Пресс-служба МФТИ / Автор: Иван Беляев

Бактерия Listeria monocytogenes, или листерия может проникать в организм вместе с едой и вызывать тяжелое заболевание листериоз. В США в год листериозом заболевает 1600 человек, из них умирает 260. Особенно листериоз опасен для беременных, пожилых и людей с ослабленной иммунной системой.

Результаты исследования опубликованы в Cell Reports. Группа авторов задалась вопросом, что происходит с молекулами РНК бактерии L. monocytogenes при изменении внешних условий. Обычно молекулы РНК служат посредниками при передаче генетической информации от генов к белкам, а уже белки осуществляют разнообразные функции в клетке, например служат ферментами или регуляторами. С химической точки зрения РНК представляют собой длинные цепи, способные складываться в различные пространственные структуры, которые служат на благо клетки.

Рис. 1. Схема работы термопереключателя в РНК. I. Термопереключатель в нетранслируемой области РНК, кодирующей белок холодного шока CspA. Ribosome — рибосома, RBS, ribosome-binding site — участок, связывающий рибосому (когда рибосома связывается с этим участком, начинается синтез белка) / ©Dmitriy Ignatov / Cell Reports

Эти структуры могут меняться под действием внешних факторов, помогая организмам адаптироваться или, в случае с бактерией, распространяться в чужом организме. В поисках таких структур ученые провели эксперименты, в которых выращивали клетки листерий при разных температурах, а также попробовали активировать механизмы, которые у бактерий включаются при заражении.

И, во-первых, исследователи нашли разницу между РНК бактерий, которые жили при 26 °С и 37 °С. Одна из молекул РНК формирует термопереключатель, который позволяет бактерии адаптироваться к перепадам температуры. Когда температура понижается, РНК разворачивается и открывает возможность для синтеза так называемого белка холодового шока. При более высоких температурах этот белок становится не нужен, и его синтез блокируется.

Listeria monocytogenes под микроскопом / ©ru.wikipedia.org

Во-вторых, в РНК нашли механизм, помогающий листерии процветать в чужих клетках. Белок листериолизин О позволяет бактерии проникать внутрь клеток человека и животных и таким образом делает бактерию патогенной. Для его правильного сворачивания необходим другой белок — такой тип белков называют шаперонами.

Оказалось, что они помогают друг другу еще будучи «проектами», то есть их РНК взаимодействуют между собой. РНК, кодирующая листериолизин, связывается с РНК шаперона и защищает ее от разрушения. Можно предположить, что если заблокировать взаимодействие этих двух РНК, то синтез шаперона понизится, листериолизин свернется неправильно и бактерия станет менее патогенной.

Рис. 2. РНК листериолизина O (hly) связывается с РНК шаперона (prsA2). В противном случае РНК шаперона разрушается ферментом RNase J1 / ©Dmitriy Ignatov / Cell Reports

Чтобы проверить свое предположение, ученые внесли мутации, которые блокируют обнаруженное взаимодействие, и посмотрели, как листерии заражают клетки мышей. И действительно, заблокированное взаимодействие сделало бактерию менее опасной. Ученые пока не могут с уверенностью сказать, насколько их открытие применимо в медицине — для этого нужны дальнейшие исследования.

Однако результат работы представляет фундаментальный интерес: у бактерий это всего лишь второй пример взаимодействия между РНК, кодирующими белки. Возможно, подобные взаимодействия не столь редки, как считалось ранее, и играют важную роль в жизнедеятельности бактерий.

Рис. 3. Внутриклеточный рост и межклеточное распространение бактерий (WT – без мутации, M1 – с мутацией) / ©Dmitriy Ignatov / Cell Reports

«Мы искали элементы РНК, которые меняют свою структуру, ведь если они меняют свою структуру, то, скорее всего, играют важную роль в регуляции генов. Мы нашли взаимодействие двух информационных РНК, которое способствует проникновению бактерии в клетки.

Если заблокировать этот механизм, бактерия перестает заражать клетки. Кроме того, мы показали, что две информационные РНК в принципе могут взаимодействовать друг с другом. Такой механизм может быть более распространен, чем полагалось ранее», — считает Дмитрий Игнатов, старший научный сотрудник лаборатории геномной инженерии МФТИ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.