Возбудители гонореи и менингита крадут у нас железо

Описан молекулярный механизм, с помощью которого бактерии нейссерии отбирают ионы железа у железосодержащих белков клеток и плазмы крови.

Бактерии рода Neisseria вызывают гонорею, менингит и менингококковый сепсис; благодаря своей зловредности эти микроорганизмы пользуются неослабевающим вниманием со стороны биологов. Как и всяким бактериям, нейссериям требуются разные микроэлементы, чтобы нормально жить и размножаться. Одним из таких критичных микроэлементов для них является железо. Нейссерии получают железо из клеток хозяина, но как они это делают, долгое время оставалось неясным. Дело в том, что железо в наших клетках находится вовсе не в свободном состоянии: его держат при себе белки трансферрины. Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории (США) сумели узнать, как бактериям удаётся вырвать железо из цепких молекулярных объятий его белкового напарника.

Чтобы успешно воровать железо, у нейссерии есть двухчастный молекулярный комплекс, встроенный в мембрану бактериальной клетки. Белок TbpA, который входит в его состав, в буквальном смысле похож на бочку с крышкой, только и «бочка», и «крышка» образованы одной и той же полипептидной цепью. Белок прошивает бактериальную мембрану; чтобы в наружное отверстие не попадали посторонние вещества, а из бактерии не вываливались нужные молекулы, оно прикрыто специальной затычкой. Но как только поблизости появляется железосодержащий трансферрин, второй белок бактериального комплекса выталкивает затычку из бочки, и TbpA может начать захват железа.

Однако железо нужно как-то отделить от несущего его трансферрина. События развиваются следующим образом. Внутренность «бочки» TbpA заряжена сильно отрицательно, и, когда трансферрин связывается с TbpA, электростатические силы внутри бактериального белка перетягивают железо к себе. (Те же самые силы, кстати говоря, служат для лучшего взаимодействия с «крышкой-затычкой».) Но после получения железа «пробка» вылетает из «бочки», и электростатические заряды внутри неё меняются на противоположные. А это значит, что положительно заряженный ион железа не может дальше оставаться внутри TbpA, и получается, что положительный заряд внутри белка выталкивает железо внутрь бактерии. Исследователи сравнивают происходящее с пиратским грабежом: корабль-трансферрин берётся на абордаж, и его груз переправляется на пиратский корабль.

Статья, описывающая механизм добычи железа нейссериями, опубликована в журнале Nature. Авторы надеются, что их данные помогут в разработке лекарств нового поколения: если удастся нарушить работу бактериального белкового комплекса, ворующего у нас железо, это станет большим подспорьем в борьбе с опаснейшими инфекциями.

Подготовлено по материалам Аргоннской национальной лаборатории.

{mossh}