Исследователи предлагают H. pylori использует белок TlpD для определения участков воспаления тканей, что может помочь бактериям колонизировать желудок и, возможно, обнаружить поврежденные ткани и питательные вещества. Статья «Helicobacter pylori чувствует отбеливатель (HOCI) как хемоаттрактант с использованием цитозольного хеморецептора», появилась в августе.
29 в журнале PLOS Biology.
Бремя здоровья, вызванное H. pylori, по словам исследователей, особенно велик, потому что он поражает около половины населения мира с почти 100-процентным уровнем инфицирования в некоторых развивающихся регионах. Бактерия поселяется в небольших карманах желудка, называемых желудочными железами, которые, как считается, защищают ее от враждебной желудочной среды.
ЧАС. pylori вызывает хроническое воспаление и язву желудка. Это основной фактор риска рака желудка, одной из самых распространенных форм рака во всем мире.
«Частично обоснование для изучения этого конкретного белка состоит в том, что мы знаем, что навигационная система Helicobacter pylori действительно важна для бактерий, чтобы они могли инфицировать и вызывать заболевание», – сказал ведущий автор Арден Перкинс, научный сотрудник Университета им.
Орегон. "Если мы узнаем, какова функция этого белка, есть вероятность, что мы сможем нарушить его функцию с помощью нового лекарства."
ЧАС. pylori, как и большинство бактерий, используют специальные белки для определения химических веществ в окружающей среде. Этот процесс, известный как хемотаксис, позволяет им управлять своими жгутиками, чтобы плавать к соединениям, с которыми они сталкиваются, или от них.
Исследовательская группа намеревалась определить, как бактерии реагируют на присутствие отбеливателя, который вырабатывается лейкоцитами в организме и является ключевой частью того, как иммунная система борется с бактериями.
«Важно, чтобы мы понимали белковый механизм определения отбеливателя», – сказала соавтор исследования Карен Гийемин, профессор биологии и член Института молекулярной биологии UO. "Оказывается, это не механизм, который является эксклюзивным для Helicobacter pylori, и он позволяет нам узнать о других бактериях, которые имеют аналогичные белки."
Начались работы 2.5 лет назад, чтобы определить молекулярную функцию белка TlpD, который, как знали исследователи, участвует в регуляции жгутиков бактерий. Они знали, что TlpD – это сенсорная молекула, но не знали, что она может ощущать. Чтобы разобраться в функции не охарактеризованного белка, Перкинс выделил белок TlpD и два других белка, участвующих в передаче молекулярного сигнала к жгутикам.
«Выделение компонентов молекулярной сигнальной системы дало нам гораздо более четкое представление о том, что происходит», – сказал Гийемин.
Предыдущие исследования показали, что активные формы кислорода могут быть соединениями, которые воспринимаются белком TlpD, поэтому Перкинс протестировал различные соединения, включая перекись водорода, супероксид и отбеливатель.
Неожиданные результаты показали, что TlpD производит сигнал аттрактанта при воздействии отбеливателя.
Хотя казалось нелогичным, что бактерии привлекают вредные химические вещества, дальнейшие исследования с использованием живых бактерий подтвердили, что бактерии не повреждаются и привлекаются источниками отбеливателя в концентрациях, производимых человеческим телом.
Перкинс и его сотрудники не могли отрицать то, что они видели, после многократного проведения эксперимента и контроля над различными объяснениями.
«Этот проект начался с действительно строгого молекулярного понимания, а затем мы перешли к размышлениям о том, что это означает для поведения бактерий», – сказал Гийемен. «Мы смогли продолжить с действительно твердой уверенностью, что изучаемый нами феномен имеет смысл на молекулярном уровне."
Обычно отбеливатель, образующийся во время воспаления, эффективен при уничтожении бактерий. Но H. pylori в течение десятилетий, по-видимому, не уничтожается отбеливателем. Исследовательская группа считает, что H. pylori может привлекать отбеливатель как средство обнаружения и сохранения внутри желудочных желез, которые полны лейкоцитов, но служат важнейшими резервуарами для бактерий.
Удивительно, как обнаружили исследователи, токсичное соединение, вырабатываемое белыми кровяными тельцами, можно интерпретировать как сигнал притяжения вторгающихся бактерий.
«Мы знаем, что в процессе заражения бактерии могут жить в воспаленной ткани в течение многих лет, поэтому этот результат предполагает, что, возможно, отчасти это происходит благодаря привлечению воспаленной ткани», – сказал Перкинс. "Ясно, что здесь развита достаточная защита, чтобы выдержать такую среду, даже если там потенциально высокая концентрация отбеливателя."
Исследователи обнаружили, что TlpD-подобные белки из Salmonella enterica и Escherichia coli также способны обнаруживать отбеливание, что указывает на то, что определение отбеливания может быть ранее нераспознанным феноменом, выполняемым многими типами бактерий.
Исследования в конечном итоге могут привести к новым методам лечения, нарушающим способность вредных бактерий ощущать окружающую среду, и могут иметь значение для снижения устойчивости к антибиотикам.
Типичные антибиотики, используемые сегодня в клинической практике, убивают или предотвращают деление бактерий, воздействуя на такие объекты, как клеточная стенка бактерий. В результате бактерии сталкиваются с избирательным давлением, чтобы выработать устойчивость к этим видам лекарств, чтобы выжить.
В случае Helicobacter pylori примерно 30 процентов инфекций устойчивы к лечению антибиотиками. По словам Гиймена, с более глубоким пониманием действующих механизмов исследователи смогут разработать более эффективные средства борьбы с бактериями.
«Возможно, существует менее сильное селективное давление на бактерии, чтобы победить лекарство, которое просто дезориентирует их», – сказал Гийемин. «К 2050 году ожидаются пандемии устойчивых к антибиотикам бактерий, поэтому существует реальная необходимость думать о новых стратегиях."