Бактерии используют белок, связанный с болезнью Альцгеймера, для защиты от угроз

Электронная микрофотография, демонстрирующая, как функциональный амилоид курли (фиолетовый) действует как молекулярный доспех, защищая E. coli (зелёный) от хищной бактерии Bdellovibrio bacteriovorus (оранжевый). Автор: Whiteley Lab

Амилоиды наиболее известны как ключевой фактор развития болезни Альцгеймера. Эти аморфные белки, встречающиеся по всему человеческому организму, прилипают к нервным клеткам, как налёт, нарушая их функции и способствуя развитию нейродегенеративных заболеваний.

Однако новое исследование Университета Колорадо в Боулдере, опубликованное в журнале Nature, показывает, что эти часто осуждаемые белки играют критическую роль для бактерий в окружающей среде, помогая им защищаться от хищных бактерий.

«Мы обнаружили, что бактерии вокруг нас используют амилоиды как молекулярные доспехи», — заявил старший автор исследования Аарон Уайтли, доцент кафедры биохимии.

Понимание того, как бактерии защищаются от угроз, может помочь учёным разработать новые методы борьбы с микробами, бесконтрольно размножающимися в больницах и на пищевых производствах. Кроме того, это исследование проливает свет на работу иммунной системы человека.

Война между микробами

В последние годы научное сообщество активно изучает, как бактерии защищаются от вирусов (фагов). Именно такие исследования привели к созданию революционного инструмента редактирования генов CRISPR, удостоенного Нобелевской премии.

Однако вопрос о том, как бактерии противостоят хищным бактериям, оставался малоизученным.

В новом исследовании Уайтли и его коллега Ханна Ледвина сосредоточились на хищной бактерии Bdellovibrio bacteriovorus, известной как «Бделло». Этот микробный каннибал проникает внутрь других бактерий, высасывая их питательные вещества до голодной смерти, а затем отправляется на поиски новой жертвы.

«Они в целом безвредны для человека, но смертельно опасны для бактерий, вызывающих болезни, — пояснил Уайтли. — Даже E. coli приходится опасаться этих хищников».

Долгое время считалось, что Бделло практически неуязвимы, а другие бактерии бессильны против них. Однако Уайтли задался вопросом: могут ли некоторые бактерии успешно сопротивляться?

Окрашивание конго красным коллекции штаммов E. coli, демонстрирующее генетическое и фенотипическое разнообразие этого вида бактерий. Автор: Whiteley Lab

Доспехи из амилоида

Чтобы выяснить это, команда собрала коллекцию экзотических штаммов E. coli из разных источников — от кишечника ящерицы до мочи пациента в Швеции и экскрементов леопардов и кенгуру. Затем они подвергли эти бактерии атаке Бделло.

«Мы были поражены: около трети штаммов оказались устойчивыми к Бделло», — признался Уайтли.

Последующие исследования с помощью микроскопа высокого разрешения показали, что устойчивые штаммы покрывают себя амилоидным белком курли, который похож на амилоиды, вызывающие болезнь Альцгеймера, но не идентичен им.

Дальнейшие генетические исследования подтвердили, что бактерии используют курли для защиты и от других хищных бактерий.

«Те же свойства, которые делают амилоиды проблемой для человека — их прочность и устойчивость к разрушению — делают их идеальными доспехами для бактерий», — объяснил Уайтли.

Знай своего врага

Исследование также предполагает, что бактерии используют амилоиды для формирования биоплёнок — устойчивых слоёв, которые скапливаются на медицинских инструментах, имплантах и промышленном оборудовании, вызывая инфекции и коррозию.

Сейчас основной способ борьбы с биоплёнками — механическое удаление. Однако Уайтли предполагает, что Бделло и другие хищные бактерии могли выработать ферменты, способные разрушать эту защиту.

«Там, где организмы ведут борьбу, происходит биохимическая инновация», — отметил учёный.

Его команда сейчас работает над выявлением этих «разрушающих доспехи» инструментов, которые в будущем могут помочь в борьбе с антибиотикорезистентностью и амилоидными заболеваниями, такими как Альцгеймер.

Подробнее: Hannah E. Ledvina et al, Functional amyloid proteins confer defence against predatory bacteria, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09204-7

Источник: University of Colorado at Boulder