Главная \ 5. Новости и обзор литературы

Ученые сняли на видео, как иммунная система убивает бактерии

« Назад

07.05.2019 07:50

ПРОЦЕСС УНИЧТОЖЕНИЯ БАКТЕРИЙ ИММУННОЙ СИСТЕМОЙ СНЯЛИ НА ВИДЕО

obrazovaniye_mak_na_membranakh_bakterialnoy_modeli.png

Образование комплекса мембранной атаки (МАС) на мембранах бактериальной 3D модели. Атомно-силовая микроскопия структуры пор МАС конечной точки на поддерживаемых бислоях, состоящих из липидного экстракта E. coli. Вставка: схема МАС, само-собранная от протеинов комплемента К5б6, К7, К8 и К9, врезанных внутри липидной мембраны. b) увеличение одной поры MAC (помечено звездочкой на а) c отрицательным окрашиванием EM липидных бислоев E. coli, осажденных на сетках диоксида кремния, последовательно инкубированных с белками комплемента C5b6, C7, C8 и C9, в результате чего в мембране бислоя наблюдаются характерные МАС-кольца.


 Иммунная система человека для уничтожения бактерий создает «пулевые отверстия» в своих мишенях

Чтобы убить патогенные бактерии в крови, наша иммунная система опирается на особые белковые наномашины, которые могут прорезать смертельные дыры в своих жертвах-мишенях. Ученые Университетского колледжа Лондона (University College London – UCL) в настоящее время сняли эти наномашины в действии, обнаружив ключевое узкое место в процессе, которое помогает защитить наши собственные клетки.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, дает нам лучшее понимание того, как иммунная система убивает бактерии и почему наши собственные клетки остаются неповрежденными. Это может дать направление разработкам новых методов лечения, которые используют иммунную систему против бактериальных инфекций.

В более ранних исследованиях ученые изображали признаки атаки живых бактерий, показывая, что реакция иммунной системы приводит к "пулевым отверстиям", распространяющимся по клеточным оболочкам бактерий. Отверстия очень маленькие диаметром всего 10 нанометров - примерно 1/10000 ширины человеческого волоса. И хотя отверстия были невероятно маленькие, этого было достаточно, чтобы обезвредить большую часть патогенов.

Для данного исследования ученые используя модель бактериальной поверхности смоделировали, как эти смертельные отверстия формируются белковыми молекулами из комплекса мембранной атаки (MAC). Отслеживая каждый шаг процесса, они обнаружили, что вскоре после того, как начало формироваться каждое отверстие, процесс застопорился.

"Похоже, что эти наномашины ждут момента, позволяя своей потенциальной жертве вмешаться в случае, если это одна из собственных клеток тела, а не вторгающаяся ошибка (патоген), прежде чем нанести смертельный удар", - объяснил д-р Эдвард Парсонс (лондонский Центр нанотехнологий UCL).

Команда говорит, что процесс приостанавливается, поскольку 18 копий одного и того же белка необходимы для завершения отверстия. Первоначально, есть только одна копия, которая вводится в бактериальную поверхность, после чего другие копии протеинового слота устанавливаются намного быстрее. То есть введение первой молекулы белка комплекса мембранной атаки (МАС) в поверхность патогенной бактерии представляет собой самую медленную стадию, которая и определяет скорость всего процесса.

«Именно введение первой белковой молекулы MAC — узкое место в процессе убийства. Любопытно, что на наших собственных здоровых клетках больше одной молекулы этого белка не появляется, процесс не двигается дальше. Таким образом, здоровые клетки остаются нетронутыми», — говорит один из авторов исследования, профессор Барт Хогенбум (UCL Physics & Astronomy).

Формирование «пулевых отверстий» в стенках бактерий  ©Edward S. Parsons et al. UCL

Формирование «пулевых отверстий» в стенках бактерий  ©Edward S. Parsons et al. UCL


Кинетика образования пор в стенках бактерий одиночными белковыми молекулами мембранно-атакующего комплекса MAC.

Чтобы запечатлеть иммунную систему в действии с нанометровым разрешением и несколькими секундами на кадр, ученые использовали атомно-силовую микроскопию (AFM). Микроскопия этого типа использует сверхтонкую иглу, чтобы чувствовать, а не видеть молекулы на поверхности, подобно слепому, читающему шрифт Брайля. Игла многократно сканирует поверхность, чтобы получить изображение, которое обновляется достаточно быстро, чтобы отслеживать, как иммунные белки собираются вместе и врезаются в бактериальную поверхность.

P.S. Исследование проводилось под руководством University College London в тесном сотрудничестве с учеными из Имперского колледжа Лондона, Швейцарского федерального технологического института в Лозанне и Университета Лидса. Работа была любезно профинансирована Научно-исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам, Научно-медицинским советом, Советом по инженерным и физическим наукам и Европейским союзом.

 

Статья в журнале: Edward S. Parsons, Bart W. Hoogenboom. et al. Hoogenboom. Single-molecule kinetics of pore assembly by the membrane attack complexNature Communications, 2019; 10 (1)


Комментарии


Комментариев пока нет

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.
Я согласен(на) на обработку моих персональных данных. Подробнее
Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.

Авторизация
Введите Ваш логин или e-mail:

Пароль :
запомнить