Бактерии-манипуляторы

Это электронная микрофотография бактерий шигелл (Shigella flexneri), основных возбудителей дизентерии — довольно распространенного и неприятного, а иногда и летального поражения желудочно-кишечного тракта. На фото показана ранняя стадия заражения слизистой оболочки толстой кишки: шигеллы (окрашены в зеленый цвет) зацепились за филоподии (актиновые выросты) эпителиальных клеток, которые затем притянут бактерии поближе к себе. Оказавшись в тесном соседстве с клеткой, шигеллы воздействуют на ее цитоскелет, запуская образование богатых актином «мембранных оборок» (ruffles) и заставляя клеточную мембрану буквально поглощать себя, заключая в вакуоли. Затем бактерии выбираются из вакуолей и интенсивно делятся в цитозоли несчастного хозяина, распространяются на соседние клетки и в итоге убивают их. Таким образом шигеллы разрушают слизистые оболочки толстой кишки, вызывая кровавую диарею, лихорадку, тошноту и другие не менее неприятные симптомы.

Но это еще не всё. Шигеллы не просто зацепляются за уже существующие филоподии, но еще и манипулируют клетками эпителия, заставляя их вырабатывать всё больше и больше филоподий, существенно упрощая себе проникновение внутрь клеток. Как именно это удается «хитрым» бактериям, до сих пор не очень понятно, зато недавно наконец разобрались с механизмом усиленного формирования филоподий. Оказалось, что на ранней стадии заражения, когда бактерии начинают цепляться за филоподии, у эпителиальных клеток нарушается работа МикроРНК  miR-29b-2-5p: она начинает подавлять экспрессию своей мишени — гена UNC5C из семейства рецепторов нетринов. Это семейство рецепторов отвечает за многие клеточные процессы, в том числе аксональное наведение (рост аксонов нейронов в сторону своей цели), эмбриональное развитие кровеносных сосудов и контроль выживаемости клетки. Оказалось, что, когда экпрессия гена UNC5C падает, клетка начинает в огромных количествах выпускать филоподии, чем и пользуются шигеллы. Что интересно, после внедрения бактерий в клетку активность miR-29b-2-5p падает и экспрессия гена UNC5C возвращается в норму. То ли бактерии после проникновения отключают воздействие на miR-29b-2-5p, чтобы не допустить преждевременной гибели клетки, то ли сама клетка включает какой-то защитный механизм в попытках уберечься от паразитов.

Как бы то ни было, такая бессовестная манипуляция чужими генами себе на пользу поражает воображение. Сколько же в нашем собственном геноме лазеек для всевозможных паразитов и как мало мы на самом деле знаем о них!