Drozofila zdradza sekrety wąglika

Skrzydło u drozofili z dzikim fenotypem (a), u owada z obecnym czynnikiem LF (b), czynnikiem EF (c), czy wreszcie z oboma tymi czynnikami (d)./ Za zgodą Macmillan Publishers Ltd: Nature 467, 854-858 ©2010
Skaningowa mikrografia elektrono- wa laseczek wąglika (żółte) otaczają- cych małpi erytrocyt (czerwona). Kolory dodane arbitralnie./ za: http://www.wikipedia.org (dom. publ.)

Od początku dwudziestego stulecia badana jako broń biologiczna – najpierw przez Niemców, potem Brytyjczyków, by wreszcie pojawić się w tajnym (i nielegalnym) arsenale broni biologicznej Związku Radzieckiego. Znana jednak (nawet jeśli nie z mikrobiologicznego punktu widzenia) już od starożytności. Ostatnio głośno o niej było krótko po atakach jedenastego września 2001 roku, gdy Stanami Zjednoczonymi wstrząsnęła epidemia listów zawierających śmiertelny biały proszek, rozsyłanych do mediów oraz polityków (za listami prawdziwymi podążyła cała fala listów fałszywych).

Mowa oczywiście o morderczej bakterii – laseczce wąglika (Bacillus anthracis). Laseczka wąglika – potocznie zwana po prostu wąglikiem – to gram-dodatnia bakteria produkująca tzw. toksynę wąglika, która odpowiedzialna jest za mordercze działanie bakterii. Toksyna wąglika to w istocie (i wbrew nazwie) dwie (nie posiadające o ile mi wiadomo polskich nazw) toksyny: edema toxin oraz lethal toxin (czyli toksyna odpowiedzialna za edemę oraz toksyna śmiertelna). Toksyny te należą do grupy egzotoksyn AB, czyli takich, które zbudowane są z dwóch składników, z których każdy niezależnie nie jest szkodliwy, ale po połączeniu mogą być one śmiertelnie groźne. W skład toksyn wąglika wchodzą trzy produkowane przez bakterię białka: antygen PA (protective agent; B) oraz czynnik EF (edema factor; A) i czynnik LF (lethal factor; A). Antygen PA po połączeniu z czynnikiem EF tworzy toksynę edemową, zaś po połączeniu z czynnikiem LF – toksynę śmiertelną.

Grupa badaczy z Uniwersytetu w San Diego próbowała dociec, jak dokładnie współpracują ze sobą te toksyny. Wyniki ich badań opublikował tydzień temu tygodnik Nature.

Grupa Ethana Biera z San Diego badania swoje prowadziła na muszkach owocówkach. Co prawda wąglik nie atakuje drozofili sam z siebie, ale już w swoich wcześniejszych badaniach naukowcy ci wykazali, że owocówki mogą być zastosowane jako organizmy modelowe do śledzenia, jakie szlaki metaboliczne i w jaki sposób atakowane są przez toksyny wąglika. W pracy z PNAS z 2006 roku, w której próbowali scharakteryzować enzymatyczną aktywność czynników EF i LF, pokazali, że czynnik LF, który u ludzi odpowiada za degradacją i deaktywację enzymu o nieco zawiłej nazwie kinaza kinaz aktywowanych mitogenami (MPAKK; kinaza MPAK), u owocówek także degraduje i deaktywuje kinazy MPAK o uroczych nazwach Hemipterous i Licorne. Czynnik ten wpływa na różne etapy szlaku kinaz MPAK i bardzo skutecznie go rozregulowuje.

W tym samym badaniu Bier z kolegami pokazał też, że czynnik EF, będący niezwykle efektywną cyklazą adenylową, hamuje szlak sygnalizacyjny Hedgehog (hh) – aktywny w trakcie rozwoju embrionalnego. Wpływa to na zniekształcenie skrzydeł u drozofili i była to właśnie cecha anatomiczna poddana – między innymi – obserwacji. Ciąg dalszych tych badań opublikowano w pracy w Nature, która wzbogacona jest też o follow-up jednego z uczelnianych kolegów Biera – Victora Nizeta.

Skrzydło u drozofili z dzikim fenotypem (a), u owada z obecnym czynnikiem LF (b), czynnikiem EF (c), czy wreszcie z oboma tymi czynnikami (d)./ Za zgodą Macmillan Publishers Ltd: Nature 467, 854-858 ©2010

Nizet postanowił sprawdzić czy toksyny wąglika będą wywoływać takie same efekty w komórkach ludzkich (a także mysich) – i nie przeliczył się.

Badaczom udało się zidentyfikować egzocyst Rab11/Sec15 – błonowy kompleks białkowy pełniący ważną rolę w fuzji pęcherzyków sekrecyjych – jako ligand czynników EF i LF w czasie ostatniego stadium infekcji. Czynniki te w sposób skoordynowany atakują egzocyst i zaburzają jego działanie, hamując szlak sygnalizacyjny Notch, a także hamując ekspresję kadheryn – białek błonowych odpowiedzialnych za tworzenie połączeń pomiędzy komórkami. Ten atak na błonowe systemy odpowiedzialne za wpuszczanie różnych substancji do i wypuszczanie z komórki tłumaczyć może znany od dawna efekt wąglikowej infekcji – zjawisko przeciekania komórek.

Naukowcy przewidują, że dalsze badania powinny lepiej wyjaśnić sposób działania laseczki wąglika, a w rezultacie być może pomóc w znalezieniu bardziej efektywnych leków.

ResearchBlogging.orgGuichard, A., McGillivray, S., Cruz-Moreno, B., van Sorge, N., Nizet, V., & Bier, E. (2010). Anthrax toxins cooperatively inhibit endocytic recycling by the Rab11/Sec15 exocyst Nature, 467 (7317), 854-858 DOI: 10.1038/nature09446

Guichard, A. (2006). From The Cover: Anthrax lethal factor and edema factor act on conserved targets in Drosophila Proceedings of the National Academy of Sciences, 103 (9), 3244-3249 DOI: 10.1073/pnas.0510748103

3 Comments

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s