Бактерии-"пираты" крадут железо из клеток организма-хозяина

12 февраля 2012 года

Бактерии-возбудители менингита и гонореи оказались настоящими "пиратами" микромира - они нападают на транспортные флотилии из белков, покидающих клетки организма-хозяина, и крадут драгоценный металл - железо, жизненно важное для существования этих микробов, заявляют американские и британские биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Многие бактерии и животные-паразиты не умеют самостоятельно синтезировать некоторые аминокислоты или добывать микроэлементы, в том числе железо, цинк, магний. Для получения этих веществ они разрушают ткани организма-хозяина или поглощают молекулы аминокислот и других соединений прямо в пищеварительной системе своей жертвы.

Группа ученых под руководством Сьюзан Бучанан (Susan Buchanan) из Национального института диабета, желудочно-кишечных и почечных заболеваний в городе Бетесда (США) обнаружила, что бактерии из рода Neisseria прибегают к "пиратству" для получения атомов железа.

Как объясняют ученые, железо является критически важным элементом для выживания этой бактерии и усиления ее болезнетворности. Как правило, эти бактерии обитают в кровеносной системе человека или на слизистых оболочках в разных частях тела. Наиболее богатым и близким источником железа является плазма крови. В ней содержится транспортный белок трансферрин, который перевозит атомы железа из одной части организма в другую.

Бучанан и ее коллеги заметили, что два бактериальных белка - TbpA и TbpB - частично совпадают по своей структуре с молекулами трансферрина. Ученые проследили за тем, как эти вещества будут реагировать друг на друга. Для этого они смешали бактериальные цепочки аминокислот с человеческим транспортным белком, высушили их и изучили образовавшиеся структуры при помощи кристаллографа.

Оказалось, что молекулы белка TbpA прикрепляются к поверхности человеческого трансферрина и специальные длинные "пальцы" из тонких цепочек аминокислот проникают в "сокровищницу", в которых хранятся атомы железа. Появление чужеродного фрагмента белка раскрывает их и нарушает систему связей, удерживающих железо на месте.

В это время второй белок - TbpB - присоединяется к молекуле трансферрина с другой стороны и формирует закрытый канал, по которому ион железа транспортируется внутрь бактерии.

Как отмечают ученые, данный механизм "пиратства" используется практически в неизменном виде сразу двумя болезнетворными микробами этого рода - возбудителем менингита Neisseria meningitis и гонореи Neisseria gonorrhoeae.

Биологи полагают, что дальнейшее изучение этого механизма позволит создать эффективные средства для борьбы с менингитом, от которого ежегодно умирает несколько тысяч человек в государствах Африки и развивающихся странах Азии.