Новое исследование, проведённое учёными из Ливерпульского университета, показало, как патогенные бактерии создают крошечные белковые структуры, известные как микроструктуры Eut, которые позволяют им переваривать этаноламин — питательное вещество, часто встречающееся в кишечнике.
Микроструктуры Eut критически важны для роста и вирулентности бактерий. Понимание того, как они формируются, позволяет по-новому взглянуть на то, как бактерии выживают в кишечнике, и определить мишени для противомикробной терапии. Исследование, опубликованное в Science Advances, раскрывает точную последовательность событий и белковых взаимодействий, необходимых для формирования микроструктур.
Используя сочетание флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения, генной инженерии, структурной биологии, биохимического анализа и компьютерного моделирования, команда определила функции отдельных белков, входящих в состав микрокомпонента Eut в сальмонелле.
Изучив бактерии с мутациями в определённых белках, исследователи впервые выявили, что сборка начинается с белковой оболочки, в которую впоследствии упаковываются ферменты, необходимые для расщепления этаноламина. Белок под названием EutQ играет ключевую роль в этом процессе, выступая в качестве молекулярного связующего звена, которое обеспечивает правильное размещение ферментов внутри оболочки. Без EutQ сборка не происходит, и рост бактерий сильно замедляется.
Исследование также показало, что ферменты внутри ведут себя как капли жидкости: они перемещаются и взаимодействуют друг с другом, повышая эффективность метаболизма.
Этаноламин, побочный продукт разрушения клеточных мембран, является распространённым питательным веществом в кишечнике и важным источником углерода и азота для многих патогенных бактерий, включая сальмонеллу. Это исследование способствует более глубокому пониманию метаболизма бактерий и механизмов заражения.
Доктор Менгру Янг, автор статьи, сказала: «Было известно, что бактерии создают эти структуры для безопасного и эффективного переваривания этаноламина, но наше исследование выявило точные молекулярные этапы этого процесса. Очень интересно наблюдать на молекулярном уровне, как динамические белковые конденсаты способствуют формированию и функционированию органелл».
Профессор Лу-Нин Лю, автор исследования, пояснил: «Эта работа значительно продвинула наше понимание механизмов сборки бактериальных микроструктур, показав возможности для нарушения метаболизма и инфицирования патогенов. Эти открытия могут способствовать разработке инновационных стратегий борьбы с микроорганизмами, а также применению синтетической биологии».
Исследовательская группа планирует изучить, как механизмы сборки работают в других бактериях, важных для здоровья человека. Они также намерены исследовать взаимодействие белков на атомном уровне и протестировать способы нарушения или перестройки этих систем для применения в медицине.
