Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Zmagania pomiędzy bakterią Shigella a jej ludzkimi ofiarami wykorzystują ogony i klatki

Powrót z wakacji z biegunką to żadna przyjemność. Jedną z jej możliwych przyczyn jest bakteria Shigella, stanowiąca duże wyzwanie dla opieki zdrowotnej. Każdego roku jest ona przyczyną około 160 000 zgonów. Unijny projekt INCAGE analizuje przebieg infekcji, by znaleźć nowe sposoby leczenia.

Zdrowie

Zważywszy na wzrost liczby szczepów antybiotykoopornych, Światowa Organizacja Zdrowia umieściła bakterię Shigella na liście najważniejszych bakteryjnych patogenów, dla których trzeba pilnie opracować nowe środki przeciwdrobnoustrojowe.

Ludzka obrona – zamknięcie intruza w klatce w celu zawinięcia go w błony

Pierwszą linią obrony pacjenta jest wysoce oszczędny proces zwany autofagią. W ramach autofagii niechciany materiał jest rozbijany na komórkowe „śmieci”, które są następnie poddawane recyklingowi wewnątrz pęcherzyków o podwójnej błonie zwanych autofagosomami. Na drodze ewolucji proces ten przekształcił się w bitwę pomiędzy bakterią unikającą autofagii, by przetrwać, a chorym pacjentem radzącym sobie z zakażeniem. Aby uniknąć autofagii, bakteria przejmuje aktynowy cytoszkielet z komórek gospodarza, by utworzyć „ogon aktynowy”. Takie mobilne drobnoustroje mogą się przemieszczać od komórki do komórki, zwiększając zasięg zakażenia. Aby przeciwdziałać tworzeniu ogona aktynowego i jego negatywnym konsekwencjom, septyny (składniki cytoszkieletu komórkowego gospodarza) łapią polimeryzujące aktyny bakterie, więżąc je w strukturze przypominającej klatkę, jako obiekt działania autofagii. „Wiemy już, że klatki septynowe są ważne ze względu na autonomiczną odporność komórek, jednakże czynniki cząsteczkowe decydujące o tworzeniu się klatek oraz ich działanie przeciwdrobnoustrojowe pozostają w dużej mierze nieznane”, wyjaśnia Serge Mostowy, koordynator projektu oraz profesor mikrobiologii komórkowej na uczelni London School of Hygiene & Tropical Medicine (LSHTM).

Ujawnienie sekretów „klatki”

„Dogłębna analiza klatki septynowej z bakterią Shigella może ujawnić nowe funkcje, jakie cytoszkielet pełni w autonomicznej odporności komórek”, wyjaśnia Damián Lobato Márquez, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie”. Kluczowe wyniki wykazały, że septyny rozpoznają krzywiznę błony oraz skład lipidowy dzielonych komórek bakterii, które mają zostać uwięzione w klatce. Lipid o nazwie kardiolipina wchodzi w interakcje z septynami na biegunach bakterii. „Stosując oczyszczone białka i techniki obrazowania mikroskopowe o wysokiej rozdzielczości, wykazaliśmy, że septynowy cytoszkielet komórek gospodarza ma problemy z rozpoznawaniem bakterii bez kardiolipiny”, wyjaśnia Lobato Márquez. Korzystając z fluorescencyjnych reporterów i mikroskopii uwzględniającej upływ czasu, Lobato Márquez obserwował ponury los Shigelli w klatce septynowej: „Bakterie w klatkach nie mnożą się, są za to obiektem autofagii i degradacji powodowanej przez lizosomy”.

Dalsze badania nad zaskakującym zachowaniem septyn z myślą o przyszłych terapiach

Lobato Márquez podaje dodatkowe szczegóły tych ekscytujących odkryć: „Zmniejszenie ilości septyn w komórkach gospodarza miało negatywny wpływ na mnożenie się bakterii, co jest zaskakujące, zważywszy na fakt, że powszechnie znana jest antybakteryjna rola septyn w zakażeniach bakterią Shigella”. Również pomiary metaboliczne ujawniły nowe powiązanie pomiędzy cytoszkieletem a glikolizą komórek gospodarza. Zespół wykorzystał badania odtworzenia in vitro – pozbawiony komórek system służący badaniu czynników występujących w bakteriach i w komórkach gospodarza, które mogą utrudniać lub ułatwiać umieszczanie bakterii w klatkach septynowych. „Mogą się one sprawdzić w badaniach o dużej przepustowości mających na celu znalezienie związków farmaceutycznych wpływających na tworzenie się klatek”, wskazuje Mostowy. Jeśli chodzi o przyszłość, Damián Lobato Márquez jest optymistą: „Chciałem stać się liderem grupy w dziedzinie biologii zakażeń. Dzięki projektowi INCAGE, finansowanemu ze stypendium w ramach programu »Maria Skłodowska-Curie«, mogłem zostać przeszkolony przez Serge Mostowy’ego w docenianych na świecie instytutach badawczych zajmujących się mikrobiologią – Centrum Bakteriologii Molekularnej i Zakażeń przy Radzie ds. Medycznych Badań Naukowych uczelni Imperial College London oraz London School of Hygiene & Tropical Medicine (LSHTM)”. W uznaniu prac Marii Skłodowskiej-Curie LSHTM i Lobato Márquez przygotowali film promocyjny.

Słowa kluczowe

INCAGE, Shigella, autofagia, cytoszkielet, zakażenie, klatka septynowa, przeciwdrobnoustrojowy, kardiolipina

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania