Gradientul de protoni determină infecția cu salmonella - Raportul inovațiilor
Salmonella este una dintre cele mai frecvente cauze ale infecțiilor gastrointestinale bacteriene. Pentru a infecta oamenii, bacteriile folosesc o strategie sofisticată: se apropie de celula gazdă, ancorează și apoi injectează substanțe semnal care le permit să pătrundă în celulă.
Oamenii de știință de la Centrul Helmholtz pentru Cercetarea Infecțiilor (HZI) din Braunschweig au reușit acum să arate ce permite eliberarea acestor substanțe semnal și, astfel, în timpul infecției. Cercetătorii și-au publicat rezultatele în revista „PLOS Genetics”.
Ouăle contaminate, deserturile și produsele de pasăre crude sunt printre cele mai frecvente cauze ale infecțiilor cu salmonella. Acestea provoacă inflamații intestinale severe, care pot fi chiar fatale, în special la copii mici și vârstnici.
Bacteriile pătrund în organism cu alimente și se deplasează activ către celulele intestinale cu un flagel rotativ - cunoscut și sub denumirea de flagel. Odată ajuns acolo, salmonela folosește așa-numitul complex de ac pentru a infecta gazda:
Acostează pe celulă și injectează toxine în ea cu un ac molecular. Acestea permit bacteriilor să infecteze celula gazdă pentru a supraviețui și a se multiplica în interior.
Un așa-numit sistem de secreție de tip III are o importanță decisivă pentru injectarea de toxine prin complexul acului și pentru dezvoltarea flagelului (sau flagelului). Până în prezent, oamenii de știință au presupus că ATPaza legată de baza complexului acului și a flagelului a fost esențială pentru funcționarea sistemului de secreție de tip III. ATPazele sunt enzime care promovează o reacție chimică care eliberează energie.
Aceasta poate fi apoi utilizată pentru a determina alte reacții - cum ar fi eliberarea de toxine aici. „Am reușit acum să arătăm pentru prima dată că sistemul funcționează și atunci când ATPase nu este disponibilă”, spune Dr. Marc Erhardt, șeful grupului de cercetare junior „Biologia infecției cu Salmonella” la HZI. "Doar gradientul de protoni pare a fi cu adevărat necesar, ATPaza are doar un rol de sprijin". Enzima crește astfel eficiența sistemului, dar nu este esențială pentru funcționarea acestuia.
Această descoperire îi ajută pe cercetători în primul rând să înțeleagă mai bine mecanismele moleculare ale sistemului de secreție. Acest lucru este deosebit de important deoarece, pe lângă Salmonella, un număr mare de alte bacterii gram-negative utilizează și sistemul de secreție de tip III pentru a infecta celulele gazdă. O înțelegere moleculară a procesului de infecție permite oamenilor de știință să-l manipuleze în mod vizat în viitor. „Acest lucru îl face un bun punct de plecare pentru noi terapii împotriva bacteriilor gram-negative”, spune Erhardt.
Descoperirea este interesantă nu numai din punct de vedere medical, ci și din perspectiva evoluției. La urma urmei, flagelul bacterian servește adesea ca exemplu pentru mișcarea „design inteligent”, încât ceva atât de complex nu ar fi putut evolua.
Cu toate acestea, descoperirile sugerează acum că ATPaza s-a adăugat la un sistem de secreție de tip III primordial, condus de protoni, pentru a face procesul de secreție mai eficient. Acest lucru a oferit bacteriilor un avantaj de selecție. „Acest lucru demonstrează că chiar și o nanomașină la fel de complexă ca flagelul poate fi descompusă în subunități mai puțin complexe, dar totuși funcționale și, prin urmare, contrazice punctele de vedere ale mișcării„ design inteligent ”, spune Erhardt.
Publicație originală:
Secreție de proteină de tip III independentă de ATPază în Salmonella enterică, Marc Erhardt, Max E. Mertens, Florian D. Fabiani și Kelly T. Hughes, Plos Genetics, 2014. DOI: pgen.1004800
Centrul Helmholtz pentru cercetarea infecțiilor:
La Centrul Helmholtz pentru Cercetarea Infecțiilor (HZI), oamenii de știință investighează mecanismele infecțiilor și apărarea acestora. Ceea ce transformă bacteriile sau virusurile în agenți patogeni: Înțelegerea acestui lucru ar trebui să furnizeze cheia dezvoltării de noi medicamente și vaccinuri. http://www.helmholtz-hzi.de
Grupul de cercetare junior "Biologia infecției cu Salmonella" cercetează tactica de atac a bacteriilor la HZI - pentru a dezvolta noi strategii împotriva infecțiilor bacteriene.