Новые токсины энтерококков
Энтерококки — это большой род бактерий, обнаруживаемых в составе микробиомов человека и животных, а энтерококки со множественной лекарственной устойчивостью (к примеру, Enterococcus faecalis и Enterococcus faecium) являются одними из главных нозокомиальных патогенов. В отличие от других грамположительных бактерий, для видов энтерококков еще не описаны опасные белковые токсины, поражающие клетки человека и животных. В своей работе Сюн с соавт. описывают новое семейство порообразующих токсинов энтерококков (ПОТЭ), рецептором для которых служит человеческий лейкоцитарный антиген I класса (HLA-I), или главный комплекс гистосовместимости человека (MHC-I).
▶ Читайте также: Ахиллесова пята антибиотикорезистентности
Совместными усилиями авторам удалось идентифицировать [гены] ПОТЭ (белков оказалось восемь; Epx1–8) в геномах штаммов E. faecalis, E. faecium и E. hirae, выделенных из различных источников (в число последних вошли мясо животных, сточные воды, здоровые люди, больные люди и даже кишечник мамонта возрастом около 40 тыс. лет). Согласно результатам геномного анализа, по химической структуре эти токсины на 40–89 % идентичны друг другу и филогенетически отличаются от других порообразующих токсинов (ПОТ).
Далее, сосредоточив внимание на Epx1–4, авторы очистили ПОТЭ, вырабатываемые кишечной палочкой, и подтвердили их цитотоксичность при добавлении к разнообразным клеточным линиям человека и животных. В результате структурного анализа Epx1 и Epx4 было обнаружено, что эти токсины входят в семейство гемолизинов, а строение поры, формируемой токсином, напоминает пору α-гемолизина Staphylococcus aureus; по структурным особенностям сам токсин сходен с другими β-бочкообразными ПОТ, такими, как γ-гемолизин и лейкоцидины. Уникальная черта строения поры ПОТЭ — второй β-«бочонок» (обозначаемый как верхушечный домен), расположенный на верхушке «шапочки» (кэпа) и продолжающийся на длину канала поры на 28 Å. Считается, что верхушечный домен играет ключевую роль в обеспечении цитотоксичности.
Используя полногеномный скрининг с применением методики CRISPR–Cas9 и анализа прямого связывания, авторы выявили, что Epx2 и Epx3 могут распознавать рецепторные комплексы HLA-I или MHC-I. Epx2 и Epx3 преимущественно узнают человеческий HLA-I и гомологичные лошадиные, бычьи, свиные MHC-I (и не распознают мышиные). Авторам удалось картировать специфический сайт связывания Epx2 (это область, задействованная в процессе антигенной презентации и взаимодейстаующая с рецепторами Т-клеток) путем переключения доменов между человеческим HLA-I и мышиным MHC-I. Воздействие интерферона-γ, который усиливает экспрессию MHC-I, в значительной степени повышает чувствительность клеточных линий человека и органоидов кишечника [т. е. миниатюрных, структурно упрощенных, искусственно выращенных из стволовых клеток моделей органов человека и животных] к цитотоксичности, опосредованной Epx2 и Epx3.
И наконец, авторы совместно культивировали штамм E. faecium DIV0147, экспрессирующий Epx2, с человеческими линиями клеток, мононуклеарами периферической крови человека или же кишечными органоидами. В отличие от совместного культивирования вышеперечисленных объектов с контрольным штаммом, сокультивирование со штаммом E. faecium DIV0147 привело к гибели клеточных линий, повреждениям мононуклеаров и монослоев кишечных органоидов. Добавление в такую кокультуру антител к Epx2 нейтрализовало токсическое воздействие бактерий E. faecium DIV0147.
Таким образом, эти сведения указывают на опосредованную токсином вирулентность энтерококков, экспрессирующих ПОТЭ, значимую роль в которой играет иммунная супрессия и нарушение целостности эпителиальных барьеров во время инфекции.
