Иммунитет бактерий можно использовать для контроля инфекций

Американские ученые определили структуру белка Cap5, который является частью системы защиты бактерий от их вирусов — бактериофагов. Они также определили, как именно активируется этот белок, и показали, как можно активировать его извне. Таким образом люди могут научиться использовать иммунитет бактерий против них, чтобы контролировать распространение инфекций. Исследование опубликовано в журнале Nature Structural & Molecular Biology.Во врожденном иммунитете человека есть система cGAS/STING. Главную роль в ней играет фермент cGAS (цГМФ-АМФ синтаза), который начинает синтезировать циклические динуклеотиды в ответ на присутствие ДНК в цитоплазме клетки. Потом эти циклические динуклеотиды распознаются белком STING, который передает сигнал дальше, что приводит к активации генов, связанных с процессом воспаления. Похожая система защиты от вирусов есть и у бактерий. Она называется CBASS и состоит из ферментов, которые в ответ на присутствие чужеродной ДНК в клетке начинают синтезировать циклические динуклеотиды. Затем активируются другие белки, которые начинают беспорядочно нарезать уже собственную ДНК бактерии, что приводит к ее гибели. Защита от инфекции бактериофагами приводит к гибели бактерии, но это необходимо для того, чтобы инфекция не распространилась дальше в бактериальной колонии.Американские ученые исследовали структуру белка Cap5, одного из наиболее распространенных белков системы CBASS. Для этого они использовали различные биофизические методы. В результате они показали, что в норме Cap5 является димером, то есть состоит из двух копий одного и того же белка. Однако после связывания циклических динуклеотидов он активируется и превращается в тетрамер, то есть к димеру присоединяется еще один такой же димер. В результате этого становятся доступны участки белка, способные разрезать ДНК бактерии.Исследователи определили, что для активации Cap5 необходимы асимметричные циклические динуклеотиды, то есть состоящие из двух разных нуклеотидов. Симметричные динуклеотиды не оказывали никакого влияния на Cap5. Это объясняется тем, что такие симметричные соединения вырабатываются и в ходе нормальной жизнедеятельности бактерий, поэтому их иммунная система и не должна реагировать на них. А асимметричные циклические динуклеотиды как раз выступают сигналом о вирусной инфекции.В своей работе ученые определяли структуру белка Cap5 у бактерии Pseudomonas syringae, которая поражает растения. Однако они также провели эксперименты на кишечной палочке, которую модифицировали таким образом, чтобы в ней был представлен Cap5 от P. syringae. Затем в культуру кишечной палочки вносили циклический динуклеотид цГАМФ, который проникал внутрь ее клеток. Из-за этого рост культуры значительно ограничивался. Так исследователи продемонстрировали, что иммунную систему бактерий можно использовать против них, ограничивая распространение бактериальных инфекций у людей с помощью циклических динуклеотидов.