В статье, опубликованной в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, исследователи из Принстонского университета и Дартмутского колледжа сообщают, что Pseudomonas aeruginosa (Синегнойная палочка) является первым обнаруженным возбудителем инфекции, который действует, просто прикрепившись к поверхности хозяина. Это означает, что синегнойная палочка, в отличие от большинства других патогенных микроорганизмов, не полагается на химический сигнал, специфичный для какого-либо одного организма, и входит в контакт с любым организмом, потенциально пригодным к инфицированию.
«Способность Pseudomonas жить повсеместно была известна и раньше. Оставалось неясным, как она в состоянии обнаружить так много типов хозяев, — говорит один из авторов исследования, профессор молекулярной биологии Принстонского университета Земер Гитай (Zemer Gitai). — Это ключевая часть нашего исследования — она пользуется осязанием, а не вкусом. Таким образом Pseudomonas выявляет потенциального хозяина и заражает его».
Профессор Гитай рассказал, что большинство бактерий, вирусов и других болезнетворных агентов в своей активности полагаются на «вкус» — реагируют на химические сигналы, уникальные для хозяев, с которыми они, как правило, сосуществуют и параллельно эволюционируют в течение длительного времени. Pseudomonas, используя осязание, способны процветать на людях, других животных, растениях, многочисленных техногенных поверхностях, в воде и почве. Синегнойная палочка обладает высокой антибиотикорезистентностью и может быть смертельно опасной, являясь виновником многих внутрибольничных заболеваний.
Кроме Земера Гитая, в работе приняли участие Альберт Сирьяпорн (Albert Siryaporn), научный сотрудник группы Гитая; Джордж О’Тул (George O’Toole), профессор микробиологии и иммунологии в Дартмуте и Шерри Качма (Sherry Kuchma), старший научный сотрудник лаборатории О’Тула.
Исследователи обнаружили, что как минимум два условия должны быть выполнены для того, чтобы произошло инфицирование синегнойной палочкой: возможность закрепления на поверхности и «чувство кворума», — распространённый бактериальный механизм, благодаря которому микроорганизмы обнаруживают, где находится большое количество им подобных. Исследователи сосредоточились на механизме закрепления на поверхности, потому что он является отличительной особенностью Pseudomonas.
Чтобы продемонстрировать возможность бактерий заражать разнообразных хозяев, Сирьяпорн инфицировал бактериями растительные клетки, затем вводил в образец амёб; Pseudomonas сразу же обнаруживали одноклеточных и быстро закреплялись на них. «Бактерии не знают, на каком хозяине они сидят, — говорит Сирьяпорн. — Они чувствуют, что находятся на чём-то и атакуют, не различая одного хозяина от другого».
Однако когда Сирьяпорн удалил с поверхности бактерий белок PilY1, те потеряли способность заражать и таким образом убивать амёб. «Мы считаем, что этот белок является датчиком прикосновения, — поясняет Сирьяпорн. — Когда мы удалили белок, бактерии находились на поверхности амёбы, но не знали об этом, поэтому не проявляли вирулентность».
Так как PilY1 находится на поверхности синегнойной палочки и необходим для вирулентности, он представляется комплексной и легко доступной мишенью для разработки лекарств для лечения инфекции, утверждает Гитай. Это открывает дорогу к созданию метода лечения, который будет основан не на прямом уничтожении возбудителя, а на блокировании его способности к заражению.
Новый подход к терапии бактериальных инфекций может решить проблему антибиотикорезистентности. Лечение антибиотиками приводит к возникновению стойких штаммов, которые, в отсутствии конкурентов, распространяются в огромном количестве.
Белок PilY1 обнаружен и у других бактерий, в том числе и тех, которые инфицируют одного хозяина. Это возбудитель гонореи Neisseria gonorrhoeae и поражающие людей и животных бактерии рода Burkholderia. Возможно, что и другие микроорганизмы используют осязание как дополнительный сигнал, инициирующий вирулентность.