Не дразните микроб голодом

Золотистый стафилококк пробивает защиту, блокируя важный фермент иммунных клеток. Иллюстрация Physorg

Знаменитый микроорганизм, палочка геликобактер (Helicobacter) имеет извитую форму, откуда и ее название (по-гречески – helix; сравните: геликоптер). Она обитает в той части желудка, где он переходит к 12-перстную кишку. Наши предки вынесли ее в своих желудках из Африки, где она приспособилась протыкать с помощью белкового «пилюса»-шприца мембрану клеток слизистой оболочки, что приводит к язвам и даже раку желудка.

За открытие этого микроорганизма в 2006 году была присуждена Нобелевская премия. Агрессивность геликобактера возрастает при вынужденном или добровольном голодании. Проблема не нова. Еще в 2012 году один из ведущих модных журналов мира Vogue запретил слишком уж костлявым моделям появляться на своих страницах.

Сотрудники университета г. Толедо в штате Огайо (США) задались вопросом: чем так опасен фермент геликобактера, приводящего к развитию рака желудка? В своей статье, опубликованной в журнале «Труды АН США» (PNAS), они описали структуру нуклеозидазы, полученную с помощью нейтронного и рентгеновского просвечивания. Этот белок необходим палочке для синтеза витамина К2, который, в свою очередь, необходим бактерии для взаимодействия с другими макромолекулами (белками, жирами и углеводами).

Нейтронная кристаллография позволила не только определить сложную структуру фермента, но и увидеть движение водородных атомов в его молекуле, что очень важно для понимания механизма каталитической реакции. Авторы надеются, что полученные ими динамические нейтронные структуры помогут в разработке новых лекарств адресного воздействия на микроб. Дело в том, что ныне широко применяемый препарат содержит тяжелый металл, что крайне нежелательно для людей с проблемными почками.

В 2016 году братья-близнецы Келли согласились принять участие в эксперименте Иллинойского университета по мониторингу их кишечного микробиома. По прошествии года выяснено, что у Скотта, проведшего все это время в космосе, произошли изменения микробного состава кишечника, который через некоторое время после возвращения на Землю вернулся к состоянию у его брата Марка.

Микробы представляют большой интерес и в теоретическом плане, позволяя проследить основные детали перехода от безъядерных клеток к ядерным, после чего стало возможно и образование многоклеточных организмов. Исследователи университета Квинсленда в австралийском Брисбене обнаружили у клеток гемматы (Gemmata), впервые выделенной в 1984 году и являющейся на сегодня самым сложно устроенным микробом, структуру, названную «обскури-глобус». Это шарообразное образование имеет оболочку, поры в которой окружены двумя протеиновыми кольцами. Подобные же поры есть и в оболочке клеточного ядра, правда ее поры имеют три кольца. Не развилось ли ядро клетки из подобной структуры, задаются вопросом авторы статьи.

Мишель Нострадамус прославился тем, что нечаянно предсказал гибель французского короля, сына Екатерины Медичи. Погиб король в результате того, что отщеп турнирного копья попал в прорезь его шлема и пробил через глазницу мозг. Нечто похожее происходит с иммунной системой в случае микробной сопротивляемости к антибиотикам.

Сотрудники университетов в британском Ньюкасле и Иллинойского в г. Урбана-Шампань показали, что золотистый стафилококк пробивает защиту, блокируя важный фермент иммунных клеток. А гноеродный стрептококк использует клеточные яды – цитотоксины – для преодоления иммунного барьера при проникновении в организм. Один из двух цитотоксинов получил название стрептолизин (streptolysin), что переводится как «растворитель стрептококка». Цитотоксины настолько мощные, что позволяют микробу глубоко проникать в ткани и даже вызывать их некроз.

Ученые же университета в Беркли, пригороде Сан-Франциско, приспособили кишечную палочку для обнаружения веществ, например печально знаменитого бифенола А, имитирующего действие естественных гормонов и нарушающего активность клеток, что, как говорят экологи, может вызывать различные расстройства, начиная от избыточного веса и кончая раком.

Но вернемся к желудочно-кишечному тракту и его ворсинам, в которых прячутся стволовые клетки кишечного эпителия. Ученые Института Фрэнсиса Крика – сооткрывателя двойной спирали ДНК – доказали, что включение в рацион цветной капусты и брокколи, а также других крестоцветных растений помогает иммунным лимфоцитам бороться с патогенными бактериями и кокками. Участвует в этой борьбе клеточный белок цитохром (Cyp), помогающий активировать протеиновые рецепторы на поверхности клеток. Выключение гена Сур и соотвественно рецепторов, привело к активному размножению цитробактерий, представляющих собой мышиный вариант болезнетворной кишечной палочки (E. coli) человека.

Вполне возможно, что болгарская палочка, за которую так ратовал наш соотечественник, нобелевский лауреат 1908 года Илья Мечников, своей молочной кислотой активирует гены этих двух важных для нормального функционирования желудка протеинов.