Биологи выяснили структуру многоствольного оружия бактерий
Чтобы выжить внутри амебы, бактерии вооружились «многоствольной» системой, стреляющей отравленными белковыми дротиками. Ученые впервые рассмотрели детали ее структуры.
Амебы — одноклеточные эукариоты, охотящиеся на бактерий: захватив их и окружив мембраной одного из своих пузырьков-фагосом, они наполняют их ферментами, разлагающими жертву, и переваривают ее. Однако некоторые бактерии переживают и поглощение, покидая фагосомы и начиная собственную жизнь внутри чужой клетки. В этом им помогает сложно устроенная белковая система секреции типа 6 (Type 6 Secretion System, T6SS). Команда ученых из Австрии и Швейцарии исследовала ее устройство и работу. Их статью публикует журнал Science.
Авторы использовали амеб, несущих клетки Amoebophilus asiaticus, заморозив их до температуры –180 °C и обрабатывая пучком ионов, открывая внутриклеточные структуры постепенно, — по словам ученых, как при археологических раскопках. Это позволило раскрыть детали устройства комплекса T6SS. Выглядит он, как комплект орудийных стволов, установленных на лафет и закрепленных на мембране клетки платформой-основанием. Внутри каждого «ствола» находятся пружинный механизм и микроснаряд, тонкий и заостренный, как дротик. Срабатывая, все они резко меняют конформацию.
Слева — амеба с фагосомой и «спасшейся» бактерией внутри. Справа — кластер стрекающих белков с «дротиками» / ©ETH Zurich/Leo Popovich
«Судя по нашим данным, бактерия способна простреливать дротиком мембраны пищеварительных пузырьков амебы», — говорит Дезире Бёк (Désirée Böck), одна из авторов исследования. Это ведет к распаду фагосомы и освобождению бактерий в цитоплазму, где они могут жить и даже размножаться. С другой стороны, сам механизм разрушения мембраны остается неизвестным. Ученые предполагают, что это может происходить в результате простого механического разрушения стенки пузырька, либо при участии доставляемого «дротиками» яда, разрушающего мембрану ферментов. Во всяком случае, необходимые для синтеза таких белков гены у бактерии имеются.
До сих пор ученые исследовали трехмерные структуры лишь «одноствольных» вариантов, а изученные в этот раз содержат их во множестве, вплоть до 30. Аналогичные T6SS секреторные системы используются и другими микробами. Авторы показали, что соответствующие гены «разрушителей мембран» у Amoebophilus asiaticus и у холерного вибриона, у псевдомонады и даже бактериофагов могут иметь общее происхождение.