На снимке представлена вакуоль, содержащая Legionella (0.002 мм в диаметре), выделенный из инфицированной Dictyostelium amoeba. Вакуоль флуоресцентно помечена белком Dictyostelium калнексином (зеленый) и мембранным липидом фосфатидилинозитол-4-фосфатом (синий) и содержит одну бактерию Legionella (красный).
Бактерии рода Legionella развили сложную систему для репликации в фагоцитарных клетках своих хозяев. Исследователи LMU определили новый компонент этой системы.
У людей легионелла вызывает так называемую болезнь легионеров, форму бактериальной пневмонии, которая часто приводит к летальному исходу. Бактерии также могут вызывать лихорадку Понтиак, гриппоподобное заболевание, характеризующееся кашлем и рвотой. Большинство заболеваний, связанных с Legionella, у людей вызываются Legionella pneumophila.
Эти микроорганизмы встречаются в почве, озерах и реках и могут попадать в наши источники воды через грунтовые воды. Наибольший риск заражения человека возникает, когда бактерии заселяют каналы кондиционирования воздуха или трубопроводы, используемые для транспортировки теплой воды. Люди могут заразиться при вдыхании загрязненных аэрозолей – например, в душе.
Исследовательская группа под руководством Хуберта Хильби, профессора медицинской микробиологии в LMU, изучает, как эти внутриклеточные паразиты выживают и размножаются в фагоцитарных клетках своих эукариотических хозяев или в окружающей среде. Например, патоген может расти и размножаться в амебе Dictyostelium, которая обычно питается почвенными бактериями, поглощая и переваривая их. Но легионелла меняет правила, сопротивляется деградации и продолжает расти в амебе, пока не станет настолько заполнена бактериями, что лопнет.
Легионелла саботирует иммунную систему
Когда L. клетки пневмофилы заражают легкие человека, происходит то же самое. Бактерии поглощаются лейкоцитами, называемыми макрофагами, которые обычно выводят патогенные бактерии из кровотока. Но вместо того, чтобы потребляться, бактерии размножаются в макрофагах и в конечном итоге уничтожают их. Иммунная система, лишенная первой линии защиты, с трудом справляется с инфекцией, и может развиться опасная для жизни пневмония.
Биохимические процессы, которые позволяют паразитам перехитрить своих временных хозяев, очень сложны. Таким образом, L. pneumophila секретирует около 300 белков в инфицированную клетку, которая вынуждена перенаправлять свои ресурсы на пользу бактерии.
Хилби и его коллеги охарактеризовали один из этих белков и впервые описали механизм его действия. Этот фактор, называемый RidL, нарушает внутриклеточную транспортную систему, которая необходима для устранения попавших в организм бактерий. RidL связывается с так называемым ретромерным комплексом, который необходим для непрерывной рециркуляции рецепторов, которые доставляют деградирующие ферменты к фагосомам, содержащим бактерии, предназначенные для пищеварения. "Мы демонстрируем, что Legionella блокирует ретромер-зависимый транспортный путь, тем самым способствуя собственному выживанию в клетке," Хильби объясняет. Эта функция уникальна. "Белки, которые действуют таким образом, в остальном неизвестны в бактериальном мире, и не встречаются в высших организмах," он добавляет.