Ключевые белки пироптоза впервые найдены у бактерий

Коллектив ученых из США и Израиля сообщил, что у множества бактерий имеются гасдермины — белки, которые у эукариот формируют поры в клеточной мембране в ходе пироптоза, одного из путей программируемой клеточной гибели. Исследователи заключили, что пироптоз — это древняя форма программируемой гибели клеток, имеющая общее происхождение с древними системами защиты бактерий от бактериофагов.

Credit:
drmicrobe | 123rf.com

Пироптоз — один из путей программируемой клеточной гибели, который активируется в ответ на сигналы от инфламмасом и играет важнейшую роль в функционировании врожденного иммунитета у млекопитающих и примитивных эукариот. В ходе пироптоза специальные белки — гасдермины — образуют поры в клеточной мембране. Ученые из США и Израиля показали, что гомологи гасдерминов есть и у многих бактерий. По всей видимости, пироптоз — это древняя форма программируемой клеточной гибели, имеющая общее происхождение с древними бактериальными системами защиты от бактериофагов.

У эукариот активация гасдерминов и их олигомеризация происходит при помощи каспаз или гранзимов. В обоих случаях активация происходит в результате расщепления линкера, соединяющего липофильный N-концевой домен и ингибирующий его C-концевой домен. После расщепления линкера N-концевые домены гасдерминов олигомеризуются и образуют поры в мембране клетки, что приводит к ее гибели.

Авторы новой работы исследовали островки противофаговой защиты в геномах различных бактерий и обнаружили в них ранее неохарактеризованные гены, имеющие признаки гомологии с гасдерминами эукариот. Анализ их последовательностей показал, что 50 предполагаемых бактериальных гасдерминов, выявленных в ходе исследования, образуют кладу, отдельную от эукариотических гасдерминов.

Для двух бактерий, Bradyrhizobium tropiciagri и Vitiosangium sp., ученые определили структуру предполагаемых гасдерминов. Общая архитектура бактериальных гасдерминов соответствовала архитектуре гасдерминов млекопитающих, причем наибольшее сходство продемонстрировали N-концы.

Примечательно, что у бактериальных гасдерминов отсутствует C-концевой домен, ингибирующий N-концевой домен и не дающий гасдерминам образовать пору в мембране раньше времени. Несмотря на отсутствие аутоингибирующего С-концевого домена, N-концевой домен в бактериальных гасдерминах все равно находился в неактивной конформации. Анализ структур гасдерминов бактерий позволил выявить остаток цистеина, консервативный среди гасдерминов бактерий и грибов, который подвергается пальмитоилированию, причем аутокаталитическому. Пальмитоилирование бактериальных гасдерминов необходимо для поддержания их неактивной конформации.

Практически во всех проанализированных случаях у бактерий ген, кодирующий гасдермин, соседствует с геном, кодирующим протеазу, чаще всего каспазоподобную. Системы, состоящие из гасдермина и каспазоподобной протеазы, выявили у многих бактерий и архей, а также в метагеномных образцах прокариотического происхождения.

Авторы работы показали, что гасдермины действительно входят в состав систем противовирусной защиты у многих бактерий. Более того, бактериальные гасдермины, как и гасдермины эукариот, способны олигомеризоваться у мембраны клетки и встраиваться с нее, образуя поры.

Источник

Johnson A.G., et al. Bacterial gasdermins reveal an ancient mechanism of cell death // Science, Vol. 375, No. 6577, pp. 221-225, 2022, DOI: 10.1126/science.abj8432

Добавить в избранное

Вам будет интересно