Главная Наука и технологии Слизевики травят бактерий цинком

Слизевики травят бактерий цинком

0
0
1

Сотрудница Института цитологии РАН Вера Калинина вместе с учеными из Женевского университета исследовала необычную стратегию охоты на микроорганизмы слизевика Dictyostelium discoideum. Его клетки закачивают ионы цинка Zn2+ в специальные органеллы, куда затем доставляют захваченные бактериальные клетки, и убивают микробов повышенной концентрацией этого металла. Такой механизм избавления от микроорганизмов ранее был известен только для фагоцитов животных, в том числе макрофагов млекопитающих. С препринтом научной статьи можно ознакомиться на сервере biorXiv.

Слизевики — необычная сборная группа организмов, которую иногда относят к простейшим. Это организмы из множества клеток, которые при необходимости могут отделяться друг от друга и жить самостоятельно. Клетки слизевиков больше всего похожи на амеб и питаются сходным образом — захватывают бактерии и переваривают их. Если амебы объединяются в колонию, пищу добывают не все клетки. То есть между составляющими слизевика появляется примитивное «разделение труда», а это один из первых шагов на пути к настоящей многоклеточности.

Захват и поглощение бактерий происходит путем фагоцитоза: часть тела клетки подается к поедаемому объекту, окружает его со всех сторон и в конечном счете погружает в саму клетку. Так фагоцитированный объект оказывается окружен мембраной и теперь вместе с ней составляет органеллу под названием фагосома. Затем с фагосомой сливается мембранный мешочек с пищеварительными ферментами и некоторыми другими веществами внутри — лизосома. Вместе они образуют пищеварительную вакуоль, в которой еда (в данном случае бактериальная клетка) погибает, если она еще жива, и буквально разбирается на части.

В человеческом и во многих других сложно устроенных организмах фагоцитозом занимаются специальные клетки. Один из их типов — макрофаги. Эти клетки иммунной системы захватывают и нейтрализуют потенциально опасные бактерии. Несколько лет назад стало известно, что нейтрализация бактерий происходит во многом за счет отравления их цинком. Макрофаги накачивают ионы этого металла в фагосомы за счет действия цинковых транспортеров — белков, переносящих ионы Zn2+ через клеточные мембраны с затратой энергии. Однако бактерии, в частности возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis, разработали стратегии защиты от убийства макрофагами. Они имеют собственные белки-транспортеры, «выбрасывающие» Zn2+ из их клеток.

Зная это, авторы исследования взяли несколько колоний слизевиков Dictyostelium discoideum и стали «кормить» их кишечными палочками Escherichia coli и микроорганизмами вида Mycobacterium smegmatis. В ряде экспериментов использовали кишечных палочек, у которых были «выключены» гены того или иного цинкового транспортера. За распределением Zn2+ по амебам слизевика следили с помощью флуоресцентной микроскопии и красителей, светящихся при заметных концентрациях этого металла.

Так выяснилось, что всего через несколько минут после захвата бактерии фагоцитозом клетки Dictyostelium discoideum начинают набирать цинк в мембранные пузырьки. Микроорганизмы, которых лишили всех или хотя бы нескольких типов цинковых транспортеров, погибали внутри амеб слизевика быстрее, чем обычные бактерии. Это подтверждает, что Dictyostelium discoideum подобно человеческим фагоцитам применяет цинк для нейтрализации поглощенных микроорганизмов. Предполагается, что большие концентрации Zn2+ выводят из строя ряд бактериальных ферментов, так как его ионы замещают в молекулах этих ферментов ионы других металлов.

Dictyostelium discoideum давно используют как модельный объект для изучения иммунных процессов. Обнаружение у его клеток механизма уничтожения бактерий, очень близкого к аналогичному процессу у макрофагов, подтверждает целесообразность его применения в таком контексте.

Источник

Загрузить больше публикаций
Загрузить еще от Денис Владимиров
Загрузить еще в Наука и технологии

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.