Белки холерного вибриона образуют трехсторонний цитолитический токсин

Холерный вибрион Vibrio cholerae — это анаэробная бактерия, которая является очень подвижным организмом благодаря присущему ей жгутику. Эта бактерия ответственна за вспышки холерных заболеваний. В целом, за заболевание ответственны несколько серогрупп, и основным фактором, лежащим в основе симптомов, является токсин холеры, кодируемый генами, расположенными на жгутике — подвижном генетическом элементе профага. Эти гены вызывают серьезное нарушение функции клеток кишечника, приводящее к водянистой секреторной диарее.

Большинство серогрупп не вызывают холеру, так как они не обладают этими генами, но они вызывают другие заболевания, например, кожные, раневые и желудочно-кишечные инфекции, а также бактериемию. Природные резервуары вибрионов являются водными источниками, такими как реки, солоноватые воды и устья рек. Факторы и механизмы, позволяющие вибрионам выживать и процветать в суровых природных условиях, представляют большой интерес для исследователей.

Используя лабораторные ферментеры и счетчики колоний микроорганизмов, ученые провели работу, в которой описали, как жгутик способствует секреции трех белков холерного вибриона, кодируемых неизвестным до сих пор геномным островом. Оказалось, что облегченная жгутиком секреция обеспечивает пространственно скоординированную доставку этих белков — MakA, MakB и MakE. Те, в свою очередь, могут образовывать трехсторонний токсин, который растворяет эритроциты и цитотоксичен для культивируемых клеток человека.

Ученые сразу обнаружили белки A, B и E в супернатантах культуры вибриона дикого типа, в то же время секреция оказалась сильно сниженной у мутанта с дефицитом жгутиков. Кристаллические структуры этих трех белков выявили связь с надсемейством бактериальных порообразующих токсинов. Для наглядности ученые использовали в качестве хищного модельного организма кишечную палочку. Оказалось, что экспрессия этих белков привела к токсичности в палочке. Изначально ни один из белков Mak по отдельности или в парных комбинациях не был цитолитическим, но эквимолярная смесь A + B + E действовала как трехсторонний цитолитический токсин in vitro, вызывая разрыв (растворение) эритроцитов и цитотоксичность в отношении культивируемых клеток карциномы толстой кишки человека.

С помощью электронной микроскопии ученые также обнаружили образование олигомерных комплексов на липосомах. Взаимодействие олигомера с мембранами было инициировано связыванием мембраны белка MakA, за которым последовали B и E, присоединяющиеся к сборке поровой структуры. С помощью направленного мутагенеза ученые показали, что предсказанный домен мембранной вставки MakA необходим для токсичности в отношении кишечной палочки. Белок MakA является частью кластера генов, кодирующих четыре дополнительных белка: B, C, D и E. Биоинформационный анализ показал, что кластер всех 5 генов присутствует в виде геномного острова в подавляющем большинстве патогенов речных рыб.

Ученые предполагают, что до сих пор неизвестный цитолитический токсин может способствовать приспособленности и потенциалу вирулентности холерного вибриона в различных средах и организмах-хозяевах. Эти результаты проложат путь для разработки диагностических и терапевтических стратегий борьбы с патогенными вибрионами.

---

Бренды по теме

Olympus Corporation Микромед Biosan Corning DURAN INFORS HT Sartorius POL-EKO-APARATURA