Gifstoffen worden gedwongen om ‘wegen naar nergens’ aan te leggen

Een nieuwe studie constateert dat gifstoffen die vrijkomen door een bacterie die diarree veroorzaakt, celprocessen kapen en belangrijke eiwitten dwingen om te aggregeren op “manieren die nergens toe leiden”, waardoor eiwitten worden weggeleid van andere functies die centraal staan ​​​​in een goede celfunctie.

De aangetaste eiwitten staan ​​bekend als actiniden, die buitengewoon overvloedig zijn en meerdere rollen hebben, waaronder het helpen van elke cel om zijn inhoud te verenigen, zijn vorm te behouden, te delen en te migreren. Actinoïden verzamelen zich in draadachtige filamenten om wat werk aan de binnenkant te doen cellen.

Onderzoekers ontdekten dat twee gifstoffen geproduceerd worden door vibro Het geslacht van bacteriën zorgt ervoor dat de actiniden beginnen samen te klonteren tot deze filamenten – die kunnen worden gezien als cellulaire snelwegen waarover goederen worden vervoerd – op de verkeerde locatie in cellen, in de verkeerde richting.

“Telen in de verkeerde richting is een compleet nieuwe functie die voorheen onbekend was en niet voor mogelijk werd gehouden actine filamenten Inside the Cell, zei senior auteur Dmitry Kudryashov, professor scheikunde en biochemie aan de Ohio State University. Een groot deel van actine In de cel worden ze geconsumeerd in een formatie van “snelwegen” waar ze niet nodig zijn, dus de middelen van de cel worden verspild en kunnen niet worden gebruikt om aan de behoeften van de cel te voldoen. basisbehoeften. “

Het onderzoek is vandaag (18 november 2022) in het tijdschrift gepubliceerd. De wetenschap gaat vooruit.

Deze destructieve gifstoffen worden VopF en VopL genoemd en worden geproduceerd door twee soorten vibro Bacteriën die in zeewater leven: Vibrio-cholera En de V. parahaemolyticusdie beide schelpdieren en andere schelpdieren kunnen besmetten die, wanneer ze rauw worden gegeten, mensen ziek kunnen maken.

In deze studie concentreerde het onderzoeksteam zich op het beschrijven van onverwachte cellulaire activiteiten in plaats van op andere effecten, zoals hoe kaping verband houdt met bacteriële infectie.

“We zijn aan het kijken om mee te doen moleculair niveau“We hebben ons hier niet gericht op hoe deze cellulaire functie mensen beïnvloedt”, zegt eerste auteur en co-auteur Elena Kudryashova, een onderzoekwetenschapper in chemie en biochemie aan de Ohio State.

“Vanuit praktisch oogpunt vertelt dit ons meer over ziekteverwekkers, en het kennen van je vijand helpt je om je vijand te bestrijden”, zei ze. “Maar het vinden van iets waarvan we niet wisten dat het mogelijk was – voor actine om zich op deze manier te gedragen in een cel – roept nieuwe vragen op over de vraag of deze functie echt nodig zou kunnen zijn, of dat het zich op een andere manier zou kunnen manifesteren.”

Tot nu toe is bekend dat actiniden elk groeperen snaren In zekere zin voortkomend uit wat bekend staat als het puntige uiteinde en gericht naar het zogenaamde uiteinde met weerhaken van de structuur. Omdat ze beperkt in aantal zijn, worden actiniden naar behoefte uitgerold vanaf het puntige uiteinde en gerecycled om gerichte activiteit naar het uiteinde met weerhaken te behouden – dus actinefilamenten vervullen functies, zoals cel migratieof contractie of deling zoals voorgeschreven door de cel.

Wanneer de VopF- en VopL-toxinen de cel binnenkomen, trekken ze echter actinemoleculen aan om nieuwe filamenten te starten en zorgen ervoor dat de filamenten op deze plek beginnen te aggregeren, waardoor ze langer worden in de richting van de puntige punt – wat het tegenovergestelde is van de gebruikelijke richting. van verlenging.

“Gifstoffen beginnen snelwegen te maken van actinefilamenten op de verkeerde plaats, iets te bouwen dat nutteloos is voor de cel, en de cel weet niet hoe ermee om te gaan,” zei Kudryashov.

Deze actinische overlap werd waargenomen met behulp van beeldvorming levende cellen Bevat individuele gifdeeltjes. Hoewel ze nog niet alle gevolgen van deze kapingactiviteit kennen, zeiden de onderzoekers dat de bevindingen het lekken van voedingsstoffen door beschadigde darmwanden kunnen omvatten – wat voedsel zou bieden aan besmettelijke bacteriën die buiten wachten.

“Het doden van de cellen is niet altijd nodig – het verstoren van de barrièrefunctie van cellen kan ook gunstig zijn voor ziekteverwekkers”, zei Kudryashova.

Daarom wilden wetenschappers meer weten – of andere moleculen actine zouden kunnen dwingen om “wegen naar nergens” te verzamelen, en of deze vreemde filamentvorming een nuttig mechanisme zou kunnen zijn onder andere omstandigheden.

“Het is zeer waarschijnlijk dat onze cellen dit bij sommige gelegenheden doen, maar we weten het niet omdat actine veel functies heeft en ze nog niet allemaal goed worden begrepen,” zei Kudryashov.

Het Ohio State-team werkte samen met co-auteurs Ankita, Heidi Ulrich en Shashank Shekhar van Emory University.