Când se confruntă cu invadatori bacterieni, unele celule umane distribuie o substanță surprinzătoare: săpunul.
Aceste celule, care nu fac parte din sistemul imunitar, eliberează o proteină asemănătoare detergentului care dizolvă bucăți din membranele interioare ale bacteriilor, ucigând infiltratorii, raportează cercetătorii în 16 iulie. Ştiinţă.
Jucătorii „profesioniști” ai sistemului imunitar, cum ar fi anticorpii sau globulele albe din sânge, primesc multă atenție, dar „toate celulele sunt înzestrate cu o anumită capacitate de a combate infecția”, spune imunologul John MacMicking, investigator al Institutului Medical Howard Hughes de la Universitatea Yale. .
La oameni, aceste apărări celulare comune au fost adesea trecute cu vederea, spune MacMicking, chiar dacă fac parte dintr-un „sistem de apărare antic și primordial” și ar putea informa dezvoltarea de noi tratamente pentru infecții.
Adesea, celulele nonimune se bazează pe un avertisment de la omologii lor profesioniști pentru a combate infecțiile. La detectarea persoanelor din afară, celulele imune specializate eliberează un semnal de alarmă numit interferon gamma. Acest semnal trezește la acțiune alte celule, inclusiv celulele epiteliale care căptușesc gâtul și intestinele și sunt adesea vizate de agenți patogeni.
MacMicking și colegii săi au căutat baza moleculară a acelei acțiuni prin infectarea versiunilor de laborator ale celulelor epiteliale umane cu Salmonella bacterii, care pot exploata interiorul bogat în nutrienți al celulelor. Apoi, echipa a analizat peste 19.000 de gene umane, căutându-le pe cele care conferă o anumită protecție împotriva infecțiilor.
O genă, care conține instrucțiuni pentru o proteină numită APOL3, a ieșit în evidență. Când această genă a fost dezactivată, celulele epiteliale au cedat la a Salmonella infecție, chiar și atunci când este avertizat de interferon gamma. Zoom pe moleculele APOL3 în acțiune în interiorul celulelor gazdă cu microscopie de mare putere, cercetătorii au descoperit că proteinele roiesc invadează bacteriile și le ucide cumva.
Salmonella sunt microbi rezistenti, protejați de o membrană exterioară și interioară, o caracteristică împărtășită de multe forme diferite de bacterii. Acest strat dublu face ca aceste bacterii să fie greu de ucis, dar investigațiile ulterioare au dezvăluit modul în care APOL3 și o altă moleculă, GBP1, lucrează împreună pentru a face acest lucru. GBP1 slăbește cumva membrana exterioară a bacteriilor, deschizând ușile pentru ca APOL3 să-și livreze moartea prin dizolvare în membrana lipidică interioară. APOL3 are atât părți iubitoare de apă, cât și de lipide, lăsându-l să se lege de membrana interioară și să o dizolve în fluidul intracelular, precum săpunul care spăla grăsimea.
„Am fost puțin surprinși să găsim activitate asemănătoare detergentului în interiorul celulelor umane”, spune MacMicking, dat fiind că o astfel de moleculă ar putea dizolva și membranele gazdei. Dar cercetătorii au descoperit că APOL3 vizează în mod specific lipidele găsite în bacterii, iar activitatea sa este blocată de colesterol, o componentă comună a membranelor celulare de mamifere, lăsând țesuturile umane neafectate.
„Totul despre aceste descoperiri este super cool”, spune Jessica Brinkworth, un imunolog evoluționist la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign, care nu a fost implicat în studiu. Multe infecții încep în aceste celule epiteliale și înțelegerea modului în care aceștia luptă este crucială pentru dezvoltarea tratamentelor viitoare, spune ea.
„Descoperirea cu adevărat interesantă este modul în care APOL3 este capabil să facă distincția între membranele bacteriene și membranele gazdă”, spune ea. Această evoluție a găsit o modalitate atât de elegantă de a controla acest instrument puternic „este un lucru frumos”.