Наши клетки уничтожают бактерий мылом

Не стоит думать, что обычные клетки при инфекции просто пассивно ждут, когда иммунная система избавит их от бактерий или вирусов. Свои системы защиты есть у каждой клетки, правда, про них мы слышим гораздо реже, и исследуют их не так интенсивно, как иммунитет. В статье в Science сотрудники Института Говарда Хьюза описывают своеобразное химическое оружие, которое человеческие эпителиальные клетки используют против бактерий сальмонелл.

Бактерии проникают в клетку и живут за счёт питательных веществ, которые найдут в ней. В ответ на вторжение меняется активность разных клеточных генов – клетка пытается защищаться. Впрочем, обычно клетки включают защиту по иммунному сигналу ещё до того, как бактерия в них проникнет. Иммунитет чувствует инфекцию и с помощью белков интерферонов мобилизует обычные клетки.

Но если у клетки не работает ген APOL3, она не сможет защититься от бактерий, даже если её предупредит иммунитет. Когда исследователи присмотрелись к белку, который кодирует APOL3, то обнаружили, что молекулы белка APOL3 собираются вокруг бактерий сальмонелл и как-то их убивают. У сальмонелл, как и у многих других бактерий, есть две клеточные мембраны, наружная и внутренняя, а между ними ещё дополнительная стенка из сложных полимеров. В одиночку APOL3 не справился бы со всеми этими слоями – ему помогает белок GBP1 и, вероятно, ещё какие-то молекулы. GBP1 ослабляет наружную мембрану, так что APOL3 может пройти дальше, к внутренней мембране бактериальной клетки.

В молекуле APOL3 есть гидрофильная и гидрофобная части; благодаря гидрофильной части APOL3 растворим в воде, а с помощью гидрофобной части он проникает в липиды, образующие мембрану. APOL3 оказывается частично погружён в мембрану, а частично обращён в окружающий водный раствор, и когда молекул APOL3 собирается много, они просто разрывают мембрану на части. Точно так же работают детергенты, например, обычное мыло: водорастворимые соли жирных кислот, из которых оно состоит, растворяют частицы жира. Поэтому не будет большим преувеличением сказать, что клетки борются с бактериями с помощью мыла: бактерия с разорванной, омылённой мембраной выжить просто не может.

О том, что APOL3 и родственные ему белки нужны клеткам для антибактериальной защиты, было известно и раньше, но как именно они действуют, удалось понять только сейчас. Причём действуют они внутри клетки, разрушая только бактериальную мембрану и не разрушая клеточные мембраны, то есть это белковое «мыло» нацелено именно на бактериальные липиды.

Можно ли с помощью APOL3 усилить медицинские антибактериальные препараты, покажет время. Клетка начинает синтезировать APOL3, почувствовав иммунный сигнал, но вполне может случиться так, что сигнал пропадает втуне, потому что, например, ген APOL3 оказался с дефектом. И вполне может быть, что повышенная чувствительность к бактериальным инфекциям порой возникает не от того, что иммунитет плохо работает, а оттого, что обычным клеткам не хватает собственного антибактериального мыла.