Учёные выяснили, за какой белок цепляется токсин кишечной бактерии, повреждающий толстую кишку
Исследователи Университета Джонса Хопкинса установили, что токсин BFT бактерии Bacteroides fragilis прикрепляется к белку клаудину-4. Созданная на этой основе молекулярная «приманка» защитила мышей от действия токсина.
Исследователи из Онкологического центра Киммела при Университете Джонса Хопкинса опубликовали в журнале Nature работу, которая объясняет, как токсин кишечной бактерии Bacteroides fragilis сначала прикрепляется к клеткам, выстилающим толстую кишку. Этот токсин, называемый BFT, давно связывают с воспалением и образованием опухолей в толстой кишке, но первый шаг его атаки оставался неизвестным. Открытие указывает на возможный новый способ защиты толстой кишки, в том числе в связи с колоректальным раком.
Bacteroides fragilis обнаруживают в кишечнике до 20 % здоровых людей. Само её присутствие не означает, что разовьётся рак, но некоторые штаммы вырабатывают токсин, который нарушает защитную выстилку кишки, вызывает воспаление и способствует росту опухолей. В исследовании 2009 года в Nature Medicine группа под руководством Синтии Сирс (Cynthia Sears) показала, что токсин может способствовать развитию опухолей толстой кишки. Ранее выяснилось также, что BFT разрушает белок Е-кадгерин, скрепляющий соседние клетки, однако напрямую к нему токсин, по-видимому, не прикреплялся.
CRISPR находит недостающее звено
Учёные применили технологию редактирования генов CRISPR и вместе с лабораторией Мэттью Уолдора (Matthew Waldor) в Гарвардской медицинской школе поочерёдно отключали гены в эпителиальных клетках толстой кишки. Выделился один ген, кодирующий клаудин-4 — белок, помогающий формировать плотные контакты между клетками. Когда его отключили, BFT больше не мог прикрепляться к клеткам и воздействовать на Е-кадгерин. Сирс и другие специалисты ожидали, что рецептором окажется сигнальный белок. Вместе со специалистами по структурной биологии из Института молекулярной биологии в Барселоне исследователи показали в лабораторных опытах, что BFT и клаудин-4 образуют прочный комплекс: одна молекула токсина связывается с одной молекулой рецептора.
Приманка, проверенная на мышах
Команда создала растворимый белок с последовательностями клаудина-4, который привлекает токсин, не позволяя ему повреждать защитную выстилку кишки. У мышей BFT связывался с приманкой, а не с клетками толстой кишки, и животные были защищены от повреждений.
Авторы отмечают ограничения. Точная трёхмерная структура взаимодействия токсина и рецептора пока не получена, и даже AlphaFold не смог полностью её определить. Опыты на мышах показали защиту от повреждения тканей, но не профилактику колоректального рака; безопасность и эффективность у людей ещё предстоит проверить. Сейчас группа изучает малые молекулы и другие биологические препараты. Работу частично поддержали Национальные институты здравоохранения США.
