Komórki ludzkie wytwarzają substancję podobną do mydła, która niszczy bakterie

W obliczu najeźdźców bakteryjnych niektóre ludzkie komórki wydzielają zaskakującą substancję: mydło.

Te komórki, które nie są częścią układu odpornościowego, uwalniają białko podobne do detergentu, które rozpuszcza fragmenty wewnętrznych błon bakterii, zabijając infiltratory, donoszą naukowcy w Science z 16 lipca.

„Profesjonalni” gracze układu odpornościowego, tacy jak przeciwciała lub białe krwinki, przyciągają dużo uwagi, ale „wszystkie komórki są obdarzone pewną zdolnością do zwalczania infekcji”, mówi immunolog John MacMicking, badacz Howard Hughes Medical Institute z Yale University.

U ludzi te zwykłe komórkowe mechanizmy obronne są często pomijane, mówi MacMicking, mimo że są one częścią „starożytnego i pierwotnego systemu obronnego” i mogą wpływać na rozwój metod leczenia nowych infekcji.

Często komórki nieodporne polegają na ostrzeżeniu od swoich profesjonalnych odpowiedników, aby zwalczać infekcje. Po wykryciu obcych wyspecjalizowane komórki odpornościowe emitują sygnał alarmowy zwany interferonem gamma. Sygnał ten pobudza do działania inne komórki, w tym komórki nabłonkowe wyściełające gardło i jelita, które często są celem patogenów.

MacMicking i współpracownicy szukali molekularnych podstaw tego działania, infekując laboratoryjne wersje ludzkich komórek nabłonka bakteriami Salmonella, które mogą wykorzystywać bogate w składniki odżywcze wnętrze komórek. Następnie zespół przebadał ponad 19 000 ludzkich genów, szukając tych, które zapewniają pewną ochronę przed infekcją.

Wyróżniał się jeden gen, który zawiera instrukcje dla białka o nazwie APOL3. Kiedy ten gen został wyłączony, komórki nabłonkowe uległy zakażeniu Salmonellą, nawet gdy ostrzegano je interferonem gamma. Przyglądając się cząsteczkom APOL3 w działaniu wewnątrz komórek gospodarza za pomocą mikroskopii o dużej mocy, naukowcy odkryli, że białko roje atakując bakterie i w jakiś sposób je zabija.

Salmonella to odporne drobnoustroje, chronione przez zewnętrzną i wewnętrzną błonę, cechę wspólną dla wielu różnych form bakterii. Ta podwójna warstwa sprawia, że ​​te bakterie są trudne do zabicia, ale dalsze badania ujawniły, w jaki sposób APOL3 i inna cząsteczka, GBP1, współpracują ze sobą, aby to zrobić. GBP1 w jakiś sposób rozluźnia zewnętrzną błonę bakterii, otwierając drzwi dla APOL3, aby dostarczyć swoją śmierć przez rozpuszczenie do wewnętrznej błony lipidowej. APOL3 ma zarówno części kochające wodę, jak i lipidy, co pozwala mu wiązać się z błoną wewnętrzną i rozpuszczać w płynie wewnątrzkomórkowym, jak mydło zmywające tłuszcz.

„Byliśmy nieco zaskoczeni, gdy odkryliśmy aktywność podobną do detergentu w ludzkich komórkach” – mówi MacMicking, biorąc pod uwagę, że taka cząsteczka może również rozpuszczać błony gospodarza. Jednak naukowcy odkryli, że APOL3 specyficznie celuje w lipidy znajdujące się w bakteriach, a jego aktywność jest blokowana przez cholesterol, powszechny składnik błon komórkowych ssaków, nie naruszając ludzkich tkanek.

„Wszystko w tych odkryciach jest super” – mówi Jessica Brinkworth, immunolog ewolucyjny z University of Illinois w Urbana-Champaign, która nie brała udziału w badaniu. Wiele infekcji zaczyna się w tych komórkach nabłonkowych, a zrozumienie, w jaki sposób walczą, ma kluczowe znaczenie dla opracowania przyszłych metod leczenia, mówi.

„Naprawdę interesującym odkryciem jest to, jak APOL3 jest w stanie odróżnić błony bakteryjne od błon gospodarza” – mówi. Ta ewolucja znalazła tak elegancki sposób kontrolowania tego potężnego narzędzia „to piękna rzecz”.

Share