Eine Art von Chlamydien-Protein manipuliert menschliche Zellen auf zwei verschiedene Arten

Wenn Chlamydia trachomatis, das Bakterium, das eine der häufigsten sexuell übertragbaren Infektionen weltweit verursacht, infiziert eine menschliche Zelle, Es entführt Teile des Wirts, um Schutzschichten um sich herum aufzubauen.

In dieser behelfsmäßigen Festung, der Fehler wächst und reproduziert sich, schließlich auf der Suche nach einem neuen Ziel ausbrechen und die Wirtszelle töten. Während Wissenschaftler seit Jahren wissen, dass sich Chlamydien auf diese Weise schützen, Ihnen fehlte bis jetzt die Mechanik.

Forscher der Duke University und des MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, VEREINIGTES KÖNIGREICH, haben gezeigt, dass ein Chlamydien-Protein, bekannt als ChlaDUB1, ist in der Lage, menschliche Zellen auf zwei verschiedene Arten zu manipulieren, mindestens einer davon scheint für das Gedeihen in seinem Wirt unerlässlich zu sein.

Die Ergebnisse, die diese Woche in Naturmikrobiologie könnte den Weg für die Behandlung von Chlamydien mit weniger Antibiotika ebnen.

Strukturbiologen unter der Leitung von David Komander vom MRC Laboratory of Molecular Biology und Chlamydia-Experten der Duke University haben an der Studie zusammengearbeitet. Anfänglich, Komander und Postdoktorand Jonathan Pruneda, jetzt Assistant Professor an der Oregon Health &Science University, kontaktierte Herzog Professor Raphael Valdivia, Prodekan für Grundlagenwissenschaften, um das ChlaDUB1-Protein zu diskutieren, an denen Valdivias Team zuvor gearbeitet hatte.

ChlaDUB1 gehört zu einer Klasse von Proteinen, die von Chlamydien erzeugt werden, um die Wirtszellfunktion zu stören. Komander, Pruneda, und Kollegen fanden heraus, dass das Protein ein Enzym ist, eine Deubiquitinase, das entfernt Ubiquitin, ein kleines Protein, das menschliche Zellen an andere Proteine ​​binden, um sie zu aktivieren oder anzuzeigen, dass diese Proteine ​​zerrissen werden sollten. Menschliche Zellen verwenden Ubiquitin, um Signale zu senden, viele davon sind wichtig für entzündliche Reaktionen auf Krankheitserreger wie Chlamydien.

Komanders Gruppe stellte durch weitere Untersuchungen der Form des ChlaDUB1-Enzyms fest, dass es auch Proteine ​​durch Acetylierung modifizieren kann, um die Alarme menschlicher Zellen zur Bekämpfung von Infektionen zu stören.

„Anstatt zwei Proteine ​​herzustellen, eine mit Deubiquitinase-Aktivität und eine separate mit Acetylierungsaktivität, Sie haben das zu demselben Protein kombiniert, “ sagte Co-Autor Robert Bastidas, ein wissenschaftlicher Assistenzprofessor, der Teil von Valdivias Gruppe bei Duke ist.

Chlamydien unterscheiden sich von anderen Bakterien darin, dass sie außerhalb einer menschlichen Zelle nicht alleine überleben können. Bastidas erklärt. Er sagte, es sei wahrscheinlich, dass der Käfer große Teile seines Genoms abgeworfen hat, um in Wirtszellen besser zu überleben. Er vermutet, dass das Bakterium mit diesem zusammengemischten Protein Platz spart. das einzige Chlamydia-Protein, von dem festgestellt wurde, dass es diese beiden Funktionen hat.

Obwohl klar war, dass ChlaDUB1 zu beiden Funktionen fähig war, Bastidas und seine Kollegen von Duke wollten wissen, was das Enzym während einer Chlamydien-Infektion in seinem Wirt macht. Die Forscher infizierten menschliche Zellen mit Wildtyp-Chlamydien, sowie mit Mutantenstämmen, die defekte Kopien von ChlaDUB1 beherbergen.

Sobald Chlamydia seine Festung in der Wirtszelle gebaut hat, es zerlegt den Golgi-Apparat der Wirtszelle und manövriert die Teile um sich herum. Der Golgi-Apparat ist ein Zellkompartiment, das typischerweise in der Nähe des Zellkerns bleibt und Proteine ​​​​modifiziert, indem es Zucker hinzufügt, die als Gepäckanhänger dienen, die anzeigen, ob die Proteine ​​​​zur Plasmamembran oder zu einem anderen Zellkompartiment gelangen sollen. Es ist nicht klar, warum sich das Bakterium mit Stücken des Golgi umgibt, vielleicht um Zucker und Fette für das eigene Wachstum zu nutzen, aber es ist das einzige bekannte Bakterium.

In den Infektionsversuchen der Wissenschaftler die Wildtyp-Chlamydien zerhackten den Golgi wie gewohnt. Aber wenn man sich mit einem Käfer infiziert, der ein mutiertes Enzym trägt, der Golgi der menschlichen Zellen blieb intakt, was darauf hindeutet, dass die Aktivität von ChlaDUB1 für diesen Aspekt der Chlamydien-Infektion notwendig ist.

Bastidas stellt auch die Hypothese auf, dass die Fähigkeit von ChlaDUB1, Ubiquitin aus Wirtsproteinen zu entfernen, Chlamydien vor der Entzündungsreaktion des Wirts schützt.

Nächste, die Forscher wollen ein Medikament finden, das die Funktion von ChlaDUB1 gezielt stört. Dadurch wird die Fähigkeit der Bakterien, Angriffe durch das Immunsystem des Wirts abzuwehren, verlangsamt. „Wenn wir diese Inhibitoren entwickeln und sie spezifisch genug sind, dann brauchen wir keine Antibiotika" oder zumindest weniger, sagte Bastidas.

In einer Welt, in der der Einsatz von Antibiotika zu Antibiotikaresistenzen oder zur Zerstörung des empfindlichen Mikrobioms der Vagina und der Harnwege führen kann, wo Chlamydien am liebsten wohnen, Bastidas sagt, dass sich eine maßgeschneiderte Therapie als besseres Mittel zur Bekämpfung von Infektionen erweisen könnte.

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