Клеточный "мусор" открывает новый механизм иммунной защиты от бактерий

Микробиологи из Института Вейцмана буквально нашли "клад" в "мусорном баке". Они показали, что при утилизации дефектных белков, клетка создает "лекарства" для борьба с инфекциями.

Наши клетки постоянно вырабатывают огромное количество мусора. В основном это белки, которые повреждены или больше не нужны. Для утилизации отходов у клеток есть специальная молекулярная машина, состоящая из сотен белков, – протеасома. То, что она играет центральную роль в переработке белков, известно давно, но оказалось, что этим работа протеасомы не ограничивается. Это не "мусоросжигательный завод", а настоящая фармацевтическая фабрика, где из мусора производятся лекарства.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, лаборатория профессора Ифат Мербль в Институте Вейцмана сообщила о раскрытии удивительного иммунного механизма, центральную роль в котором играет протеасома.

Белки представляют собой цепочки аминокислот, и пептиды тоже, но пептиды сильно короче, обычно от 4 до 25 аминокислот. Критически важной компонентой врожденной иммунной системы являются антимикробные пептиды. Они действуют как первая линия защиты организма от бактерий, вирусов и паразитов. Было известно, что такие пептиды получаются из обычных белков: особый фермент разрезает белки, и отрезки белка работают как антимикробные пептиды.

Но результаты лаборатории Ифат Мербль показали, что сама протеасома постоянно производит такие антимикробные пептиды в рамках своей обычной работы по "уборке мусора". Она режет белок не лишь бы как-нибудь порезать, а с антимикробным "дальним прицелом".

В эксперименте, проведенном на человеческих клетках, исследователи подавили протеасомы в одной группе клеток и оставили их нетронутыми в другой. Когда клетки были инфицированы сальмонеллой, бактерии процветали только в той в группе, где не было активных протеасом. Эффективность протеасомных пептидов была показана на мышах, инфицированных бактериями, вызывающими пневмонию и сепсис.

Исследователи показали, что при бактериальной инфекции протеасома "неожиданно" включает "турборежим". "Мы увидели, что инфекция заставляет протеасому менять свой режим резки белка, "отдавая предпочтение" производству пептидов с антибактериальными свойствами", – говорит Ифат Мербль.

Исследователи решили выяснить, сколько "скрытых" антимикробных пептидов включено в человеческие белки. Оказалось, что 92% всех белков содержат такие пептиды. Моделирование выявило более 270 тысяч ранее неизвестных пептидов, которые могут высвобождаться протеасомой, что представляет собой огромный неиспользованный резервуар природных антимикробных агентов.

Такая база природных "лекарств" открывает большие перспективы для разработки персонализированных методов лечения. Например, натуральные пептиды можно адаптировать для усиления иммунной защиты у пациентов с иммунитетом, ослабленным при пересадке органов, или у онкологических больных.

Более того, поскольку устойчивость к антибиотикам представляет собой серьезную проблему для общественного здравоохранения, результаты исследования показывают возможности новых методов лечения, основанных на природных механизмах.