Стрептококк для маскировки одевается в мембрану эритроцитов

Гноеродный стрептококк — один из опаснейших бактериальных патогенов. Считается, что более 9% населения Земли ежегодно инфицируется этим патогеном, при этом более 18 миллионов случаев приходится на тяжелую инфекцию, и до полумиллиона человек от нее умирают. Несмотря на десятилетия исследований, эффективная вакцина против стрептококка не разработана. Терапевтическим агентом выбора при стрептококковой инфекции являются бета-лактамные антибиотики, появление резистентных изолятов не отмечалось, однако наблюдается большое число случаев неэффективности этой терапии.

Группа исследователей из США изучала консервативный белок стрептококков с неизвестной функцией, который назвали S-белком. Его обнаружили в результате протеомного анализа, базировавшегося на выделении белков с повышенной аффинностью к эритроцитам. Оказалось, что стрептококк, мутантный по гену S-белка (Δess), значительно хуже размножался в крови в системе in vitro. Дальнейший анализ показал, что S-белок не имеет отношения к системе гемолиза, а также не является мишенью для комплементзависимого лизиса. Вместе с тем, мутанты, не экспрессирующие S-белок, гораздо эффективнее поглощались и уничтожались макрофагами, а также были более подвержены атакам нейтрофилов во внеклеточной среде.

Ранее уже было показано, что S-белок связывается с изолированными фрагментами мембран эритроцитов. Данные о том, что S-белок локализуется на внешней поверхности стрептококков и значительно увеличивает гидрофобность бактерий, позволили авторам предположить, что белок создает вокруг патогена оболочку из мембран эритроцитов. Наглядной демонстрацией этого связывания послужиля ярко-розовая окраска бактерий дикого типа, проинкубированных с мембранами эритроцитов, в то время как мутанты Δess в аналогичных условиях были окрашены очень слабо.

Дальнейшие эксперименты показали, что стрептококки дикого типа, предварительно инкубированные с мембранами эритроцитов, значительно более вирулентны в мышиной модели инфекции, чем те же бактерии, предварительно не взаимодействовавшие с эритроцитарными мембранами.

На основании полученной информации авторы предположили, что связывание S-белка с мембранами эритроцитов «камуфлирует» патоген, мешая его распознаванию иммунной системой. Но не только: исследование протеома стрептококков дикого типа и мутанта Δess показало, что в отсутствие продукции S-белка значительно изменяется структура экспрессии сотен белков. Интересно, что комплементация S-белка in trans (при экспрессии с вектора) не приводит к восстановлению протеома дикого типа: все так же сотни белков, с преобладанием секретируемых, меняют уровень продукции по сравнению с диким типом.

Механизм этих изменений еще предстоит выяснить. Однако самое главное последствие делеции Δess — значительно возрастающая иммуногенность мутантных стрептококков и существенное снижение вирулентности. Семь из восьми мышей, инфицированных Δess-мутантом, не только выжили, но и приобрели стойкий иммунитет против последующего заражения, тогда как все мыши, инфицированные бактерией дикого типа, погибали.

По мнению авторов, эти данные открывают путь к созданию вакцинного штамма для защиты от стрептококковой инфекции. Кроме того, детальное изучение механизма камуфлирования патогена и сопряженных с ним изменений в протеоме может способствовать разработке новых терапевтических препаратов.