Для многих ядов существуют антидоты, нейтрализующие их токсическое действие. Системы токсин-антитоксин у бактерий работают аналогичным образом: пока клетка вырабатывает антитоксин, нейтрализуя тем самым определенный токсин, она нормально растет.
Если антитоксин разлагается, например, из-за неблагоприятных условий окружающей среды, токсин становится эффективным и подавляет важные клеточные процессы.Эти системы действуют как переключатель, который препятствует росту бактерий и переводит бактерии в состояние покоя, в котором они могут быть защищены от действия антибиотиков.
Исследовательская группа профессора Кристофа Дехио из Биоцентра Базельского университета открыла новый механизм действия токсинов из группы белков FIC.Токсин FIC переводит бактерии в спящий режимСистемы токсин-антитоксин широко распространены в бактериальном мире.
Токсины обычно подавляют синтез белка или энергоснабжение бактерий. Команда Дехио впервые обнаружила такие токсины среди белков FIC, которые можно найти во всех сферах жизни, и продемонстрировала, что они действуют, изменяя клеточную ДНК. Токсины FIC модифицируют два целевых белка, называемых топоизомеразами, которые придают бактериальной ДНК характерную скрученную форму и контролируют ее пространственную структуру.
Токсины полностью прекращают свою деятельность.«Можно представить, как если бы токсины FIC вытеснили топоизомеразы», - объясняет Александр Хармс, первый автор и научный сотрудник Бицентра. Это быстро приводит к огромным изменениям в топологии клеточной ДНК, переводя бактерии в состояние своего рода сна.Новые взгляды на эволюцию патогенов
Белки FIC обладают широким спектром молекулярной активности. До сих пор исследования в основном были сосредоточены на белках FIC, которые в качестве факторов вирулентности вводятся патогенными бактериями в клетки-хозяева. В своем исследовании ученые под руководством Дехио впервые продемонстрировали биологическую функцию эволюционно более древних белков FIC, которые все еще действуют в бактериальных клетках. Это открытие может помочь понять, как в процессе эволюции возникают патогены и их инструменты.
Затем команда Дехио стремится выяснить эволюционную связь между этими исходными токсинами FIC и белками FIC, которые вводятся в качестве факторов вирулентности в клетки-хозяева различными патогенами.