Биомедики раскрыли, как распространенный токсин разрушает кишечник
Ученые из Университета Ла Троба (Австралия) раскрыли, как бактерия E. coli, вызывающая диарею, разрушает кишечник с помощью «молекулярных ножниц». Это открытие, опубликованное в Gut Microbes , может изменить лечение инфекций, от которых ежегодно умирают 1,3 миллиона детей до пяти лет. Впервые исследователи показали, как токсин бактерии атакует клетки, и предложили путь к новым лекарствам — в эпоху, когда антибиотики теряют силу.
Бактерия энтеропатогенная E. coli (EPEC) — одна из главных причин диареи, особенно у детей в развивающихся странах. Она выделяет токсин EspC, который действует как фермент — химическое «оружие», разрезающее белки внутри клеток кишечника. Это разрушает их структуру, вызывая тяжелую диарею и обезвоживание, которое может быть смертельным.
Команда ученых впервые изучила трехмерную структуру EspC — словно построив его модель из кубиков. Они выяснили, как токсин проникает в клетки и «режет» их скелет — белки, поддерживающие форму клетки. Так EPEC разрушает кишечник, вызывая воспаление и потерю жидкости.
Исследование провела команда под руководством профессора Бегоньи Эрас и доктора Джейсона Паксмана, вместе с доктором Акилой Пилапитией, которая работала над проектом в рамках своей докторской диссертации. Они использовали рентгеновскую кристаллографию — метод, позволяющий увидеть атомы молекулы, словно под микроскопом. Это помогло понять, как EspC устроен и как он атакует.
«Раскрытие структуры токсичного оружия EPEC и демонстрация того, как оно разрушает клетки, приближает нас на один шаг к прекращению этой смертельной болезни», — говорит профессор Бегонья Эрас.
Диарейные болезни — огромная проблема: они уносят жизни миллионов людей ежегодно из-за обезвоживания и потери солей, необходимых организму. EPEC особенно опасна, так как не производит токсины, как другие штаммы E. coli (например, STEC, вызывающий отравления через зараженную еду, вроде шпината). Вместо этого EPEC использует EspC, чтобы напрямую атаковать клетки.
Традиционные антибиотики, такие как «убийцы всех бактерий», не решают проблему. Они уничтожают и полезные микробы в кишечнике, нарушая его работу, а EPEC быстро становится устойчивой. Это как пытаться остановить пожар, заливая весь дом водой — вреда больше, чем пользы.
«Многие штаммы E. coli, включая EPEC, становятся все более устойчивыми к антибиотикам», — отмечает профессор Эрас.
Открытие структуры EspC дает надежду на точечные препараты, которые будут «выключать» токсин, не трогая хорошие бактерии.
«Уже было известно, что EPEC использует EspC в качестве токсина, но мало что было известно о его структуре и принципе действия», — говорит доктор Пилапития.
Ученые также создали измененные версии токсина, убрав его части, чтобы проверить, как он работает. Они наблюдали процесс под микроскопом, используя антитела, чтобы «подсветить» токсин в клетках. Это позволило увидеть его путь от бактерии до разрушения клетки.
