Палочку Коха убивает ее собственный токсин

Бактерии часто содержат систему «токсин-антитоксин» — два вещества, одно из которых ядовито для бактерии (токсин), а другое инактивирует первое (антитоксин). Эти системы используются для регуляции численности бактерий: при недостатке питательных веществ и избытке бактерий антитоксин распадается, и темп роста бактерий резко падает. Кроме того, бактерия, зараженная фагом, с помощью токсина может уничтожить себя, чтобы не позволить вирусу размножиться и заразить окружающие бактерии. Можно рассматривать систему «токсин-антитоксин» и как механизм распространения плазмид — бактерии, избавившиеся от плазмиды с такой системой, погибнут в присутствии бактерий, сохранивших ее, поскольку токсин часто живет дольше, чем антитоксин. Однако в благоприятных условиях эта система не вредит бактериям, поскольку токсин полностью подавляется антитоксином.

Команда исследователей, координируемых французским Институтом фармакологии и структурной биологии и Европейской молекулярно-биологической лабораторией, обнаружила систему «токсин-антитоксин» в бактерии Mycobacterium tuberculosis, также известной как палочка Коха. Токсин, белок MbcT, разрушает ключевую молекулу клеточной энергетики НАД путем фосфоролиза. Его инактивирует белок MbcA, образуя с ним комплекс. При отсутствии MbcA истощение НАД ведет к быстрой клеточной смерти (см. графический абстракт статьи в Molecular Cell). Ученые отметили, что это первая система «токсин-антитоксин», чьей мишенью является незаменимая для клеточного метаболизма молекула.

Чтобы показать возможность использования этой системы для лечения туберкулеза, микробиологи заразили палочкой Коха культуру макрофагов человека, а также мышей с ослабленным иммунитетом. Палочка Коха была лишена генов белков MbcT и MbcA, но содержала плазмиду с индуцируемым геном MbcT. В культуре макрофагов активация синтеза MbcT уменьшила число бактерий в 10 раз по сравнению с контролем, а мыши, в микобактериях которых индуцировали производство токсина, жили на 40% дольше.

Эти результаты могут открыть новые пути борьбы с туберкулезом — болезнью, входящей в десятку ведущих причин смерти в мире. Рост числа устойчивых к антибиотикам штаммов палочки Коха обостряет необходимость поиска новых методов. Ученые уже расшифровали структуру комплекса MbcT-MbcA и теперь ищут вещество, способное разъединить этот комплекс и высвободить токсин. Есть перспективы и для лечения других бактериальных инфекций, так как система токсин-антитоксин встречается у многих возбудителей.