Как возбудители диареи переходят в режим атаки при повышении температуры тела

Многие бактерии выделяют токсины, попадая в организм хозяина, чтобы подавить его иммунный ответ. Ученые из Рурского университета (Бохум Ruhr-Universität Bochum RUB) проанализировали, что происходит на молекулярном уровне, когда возбудитель диареи Yersinia pseudotuberculosis переключается в режим атаки. С этой целью авторы научной работы исследовали так называемые РНК-термометры, которые сигнализируют бактериям, находятся ли они в хозяине. В сотрудничестве с учеными из Института исследований инфекций им. Гельмгольца в Брауншвейге (Helmholtz Institute for Infection Research in Braunschweig) было показано, что бактерии с деактивированными РНК-термометрами больше не могут вызывать инфекцию. Исследование опубликовано в научном журнале Plos Pathogens. РНК-термометры бактерий плавятся при 37 градусах Цельсия.

Актуальность исследования

РНК-термометры отвечают за измерение температуры. Они являются разделами в РНК-мессенджере многих генов, которые содержат концепцию болезнетворных белков.

При низких температурах, то есть вне хозяина, РНК-термометры предотвращают считывание и трансляцию РНК в белки. Только после успешного инфицирования теплокровного хозяина, то есть при температуре около 37 градусов по Цельсию, структуры РНК плавятся. В текущей публикации ученые описывают основной механизм плавления РНК-термометра для одного из токсинов Yersinia pseudotuberculosis, а именно CnfY-токсина.

«Из предыдущих исследований мы знаем, что бактерии иерсинии очень чувствительны к изменениям температуры, и они находятся в организме хозяина, опираясь на температуру его тела», — говорит профессор Франц Нарберхаус (Franz Narberhaus). 

Материалы и методы исследования

Кристиан Твиттенхофф (Christian Twittenhoff) из Рурского университета использовал отдельные клеточные компоненты возбудителя диареи, чтобы показать, какую структуру принимает РНК-термометр для токсина CnfY и где он тает. Биолог создал модель, которая записывает, как открывается термометр. 

Ученые также продемонстрировали роль термометра РНК в процессе заболевания. Авторы исследования инфицировали мышей бактериями иерсиний, у которых были функционирующие РНК-термометры или инактивированные РНК-термометры, которые не могли плавиться при 37 градусах Цельсия.

Результаты научного исследования

Штаммы бактерий с модифицированными РНК-термометрами не могли вызвать заболевания у мышей. 

«Результаты показали, насколько важными могут быть очень короткие регуляторные последовательности РНК для успешного течения инфекции», — говорит Кристиан Твиттенхофф.

Кристиан Твиттенхофф сравнил ген токсина CnfY с генами токсина других патогенов, используя биоинформационные методы. Анализ показал, что другие гены токсина могут также регулироваться с помощью РНК-термометров. 

«Несмотря на то, что последовательности очень разные, мы можем предсказать, какие структуры РНК, вероятно, будут действовать как термометры», — добавляет Кристиан.

Выводы

«РНК-термометры функционируют по очень простому механизму, который, вероятно, доказал свою эффективность в ходе эволюции и поэтому развивался много раз и независимо друг от друга», — говорит Франц Нарберхаус.

Авторы другого исследования утверждают, что врачи рассказали, каким цветом должен быть кал младенца.