Кишечные бактерии «впрыскивают» белки прямо в клетки человека: открытие ученых

Микроорганизмы, живущие в кишечнике, оказались гораздо активнее, чем считалось ранее. Ученые выяснили, что некоторые из них способны напрямую вводить свои белки в клетки человека, тем самым влияя на работу иммунной системы.

Светлана ЛевченкоАвтор новостей

Кишечный микробиом давно связывают с иммунными, метаболическими и воспалительными заболеваниями, однако большинство доказательств до сих пор были косвенными, а механизмы этих связей оставались неизвестны. Теперь международная команда ученых под руководством специалистов из Центра Гельмгольца в Мюнхене обнаружила принципиально новый способ общения между кишечными бактериями и клетками человека.

Оказалось, что многие постоянно проживающие в кишечнике микроорганизмы обладают так называемыми секреторными системами III типа — микроскопическими структурами, напоминающими шприцы, которые способны вводить бактериальные белки непосредственно в клетки человека. До сих пор считалось, что такие системы существуют только у патогенных бактерий, например у сальмонеллы.

«Это фундаментально меняет наше представление о комменсальных бактериях, — говорит соавтор работы профессор Паскаль Фальтер-Браун, директор Института сетевой биологии Центра Гельмгольца. — Это показывает, что непатогенные бактерии — не просто пассивные обитатели кишечника, они могут активно манипулировать человеческими клетками, вводя в них свои белки».

Чтобы понять, что делают эти бактериальные белки в клетках человека, специалисты составили карту более тысячи взаимодействий между бактериальными эффекторными белками и белками человека. Анализ показал, что бактериальные белки преимущественно нацелены на сигнальные пути, которые связаны с иммунной регуляцией и метаболизмом.

Лабораторные эксперименты подтвердили, что эти белки могут модулировать ключевые иммунные сигнальные пути, включая NF-κB и ответы цитокинов. Цитокины — это сигнальные молекулы, которые помогают координировать работу иммунной системы и предотвращать избыточные реакции, способные привести к аутоиммунным заболеваниям.

Особенно важным оказалось то, что гены, кодирующие эти бактериальные эффекторные белки, чаще встречаются в кишечном микробиоме пациентов с болезнью Крона — хроническим воспалительным заболеванием кишечника. Это указывает на возможную роль прямой доставки белков от бактерий к клеткам человека в развитии хронического воспаления, что может стать объяснением обнаруженных в прошлых исследованиях связей между микробиомом и болезнью.

«Нашей целью было лучше охарактеризовать некоторые базовые процессы того, как кишечные бактерии влияют на биологию человека, — объясняет соавтор работы Вероника Янг. — Систематически картируя прямые белок-белковые взаимодействия между бактериальными и человеческими клетками, мы теперь можем понять молекулярные механизмы, которые стоят за этими связями».

Открытие заставляет ученых размышлять над тем, развились ли эти системы впрыскивания изначально для патогенных целей, или наоборот, сначала они были нужны именно полезным бактериям для сосуществования с хозяином, и лишь позже их позаимствовали патогены? Кроме того, специалисты уже планируют будущие исследования: помогут понять, как конкретные взаимодействия работают в различных тканях и при разных заболеваниях.

Ранее ученые доказали, что микробы в ротовой полости связаны с ожирением.

• медицина

Поделиться