Ученые нашли молекулярный переключатель вирулентности у бактерий

При высокой плотности клеток (центр колонии слева) Y. enterocolitica отключает T3SS (зеленый). При отсутствии этого механизма T3SS активен во всех бактериях (справа). Автор: Andreas Diepold, KIT

Исследователи из Технологического института Карлсруэ и Института Макса Планка в Марбурге изучили механизм заражения бактерией Yersinia enterocolitica, родственной возбудителю чумы. Бактерия использует специальный молекулярный переключатель для активного переключения между репродуктивной и инфекционной фазами.

Патогены, такие как Salmonella, Shigella или Yersinia, используют систему секреции третьего типа (T3SS) — шприцеобразную белковую структуру — для инъекции болезнетворных белков в человеческие клетки. Однако активация T3SS имеет свою цену: бактерии перестают расти и размножаться.

Молекулярный переключатель вирулентности

Исследовательская группа под руководством доктора Андреаса Дипольда обнаружила, что Y. enterocolitica обладает своеобразным датчиком плотности. При высокой концентрации бактерий в одном месте регуляторный механизм отключает T3SS. Система секреции остается активной только в клетках на внешнем крае колонии.

«Это позволяет бактериям, не подверженным воздействию иммунной системы, продолжать размножаться», — пояснил Дипольд.

Ключевым элементом этого механизма переключения является белок VirF, который контролирует формирование T3SS. При более высокой плотности клеток увеличивается концентрация малых РНК, которые подавляют белковый комплекс, значительно снижая активность всей системы секреции.

Модель влияния локальной высокой плотности клеток на секрецию T3SS и прикрепление к клеткам хозяина. Автор: PLOS Pathogens (2025). DOI: 10.1371/journal.ppat.1013423

Уклонение от иммунной системы

Исследователи также обнаружили, что деактивируется не только T3SS, но и белок YadA, ответственный за адгезию к клеткам организмов-хозяев. В результате бактерии становятся более подвижными и менее заметными для иммунной системы.

«Наши результаты показывают, что Yersinia не просто пассивно реагирует на условия окружающей среды. Вместо этого она активно переключается между вирулентной и репродуктивной фазами», — отметил Дипольд.

T3SS может быть повторно активирована в течение 30-60 минут. Это открытие предоставляет важную информацию не только о том, как начинаются бактериальные инфекции, но и о том, как они развиваются.

В долгосрочной перспективе такие знания могут улучшить лечение бактериальных инфекций, например, путем целенаправленного разрушения механизмов переключения или влияния на то, как бактерии ощущают плотность клеток.