Когда мы моем руки с мылом , мы используем моющие средства. Это химические соединения, у которых есть два «конца»: один связан с молекулами воды (гидрофильная часть), а другой – с молекулами жира (гидрофобная часть). Это позволяет моющим средствам отделять жирные частицы грязи и облегчает их смывание.
Оказывается, наш организм использует аналогичную стратегию для борьбы с бактериями. Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза обнаружили, что наши клетки вырабатывают белковый «детергент» под названием APOL3. Он эффективно растворяет клеточные мембраны опасных бактерий, состоящих из жирных соединений. Работа ученых опубликована престижным еженедельником «Science».
Первая линия защиты от микробов
Наша иммунная система – сложная машина. Ее можно сравнить с многоуровневой системой безопасности. В жидкостях организма – слизи, слюне, слезах и грудном молоке – содержатся белки, которые убивают некоторые бактерии. Примером такого белка является лизоцим, который разрушает клеточную стенку, окружающую множество обычных микробов.
Лейкоциты, называемые гранулоцитами, также могут уничтожать бактерии. При необходимости выделяют вещества, разрушающие стенки и клеточные мембраны микробов.
Так называемые родительный падеж. Это набор белков, которые циркулируют в крови по всему телу. В повседневной жизни комплемент безвреден, но, когда он активируется – например, антителами, прикрепленными к опасной для о
ганизма бактерии, – его белки объединяются и образуют смертельную дыру в клеточной мембране микроба.
Теперь ученые добавили в этот арсенал еще один элемент: APOL3. Интересно, что его вырабатывают не клетки иммунной системы, а обычные клетки, которые являются частью, например, кровеносных сосудов.
Белковое «мыло» точно растворяет мембраны бактериальных клеток.
Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза обнаружили, что, когда такие клетки подвергаются атаке патогенных бактерий, таких как сальмонелла, эти микробы начинают умирать. Однако они не знали, почему это происходило.
Чтобы выяснить это, они проанализировали активность геномов пораженных клеток. После прочесывания около 19 тыс. генов они обнаружили два белка, которые работают вместе, чтобы защитить нас от сальмонеллы.
Важным фактом является то, что эта бактерия покрыта двумя клеточными мембранами: внешней и внутренней. Наши клетки справляются с ними с помощью отдельных белков. GBP1 прорывается через внешнюю мембрану бактерий, открывая путь APOL3. Он, в свою очередь, построен как моющее средство – он имеет гидрофильную и гидрофобную части – поэтому действует как мыло и растворяет внутреннюю клеточную мембрану бактерий.
Другими словами, человеческие клетки производят собственный антибиотик и действуют как детергент. «Это первое открытие такого типа в истории», – подчеркивает доктор Джон Д. Макмикинг, глава исследовательской группы. И он добавляет, что APOL3 действует очень избирательно, присоединяясь только к жирам, которые являются частью мембраны бактериальной клетки. Однако он не присоединяется к холестерину, который является компонентом клеточных мембран человека. Благодаря этому APOL3 не вредит нашему организму.
Все тело – это иммунная система
Белок APOL3 присутствует в организме повсеместно. Поэтому ученые подозревают, что это одна из универсальных форм защиты от инфекции.
– «Нашему организму известно множество способов уничтожить бактериальные клетки. Он может проткнуть, отравить или заморить голодом. Использование моющего средства здесь в новинку», – комментирует проф. Карл Натан из Медицинской академии Вейл Корнелл.
По его мнению, стоит отметить, что APOL3 вырабатывается обычными клетками. – «Это означает, что на самом деле каждая часть нашего тела может быть частью иммунной системы», – подчеркивает проф. Натан.
Дальнейшие исследования APOL3 могут привести к новым методам лечения. Они очень необходимы, потому что патогенные бактерии становятся все более устойчивыми к антибиотикам, используемым в медицине. Возможно, в будущем мы сможем «увеличить» производство природных бактерицидных белков, повысив сопротивляемость человека инфекциям.
