Некоторые клеточные белки действуют на бактерий как настоящие детергенты, растворяя их липидную клеточную мембрану.

Не стоит думать, что обычные клетки при инфекции просто пассивно ждут, когда иммунная система избавит их от бактерий или вирусов. Свои системы защиты есть у каждой клетки, правда, про них мы слышим гораздо реже, и исследуют их не так интенсивно, как иммунитет. В статье в Science сотрудники Института Говарда Хьюза описывают своеобразное химическое оружие, которое человеческие эпителиальные клетки используют против бактерий сальмонелл.

Сальмонеллы на поверхности человеческой эпителиальной клетки. (Фото: NIAID / Flickr.com) 

Бактерии проникают в клетку и живут за счёт питательных веществ, которые найдут в ней. В ответ на вторжение меняется активность разных клеточных генов – клетка пытается защищаться. Впрочем, обычно клетки включают защиту по иммунному сигналу ещё до того, как бактерия в них проникнет. Иммунитет чувствует инфекцию и с помощью белков интерферонов мобилизует обычные клетки.

Но если у клетки не работает ген APOL3, она не сможет защититься от бактерий, даже если её предупредит иммунитет. Когда исследователи присмотрелись к белку, который кодирует APOL3, то обнаружили, что молекулы белка APOL3 собираются вокруг бактерий сальмонелл и как-то их убивают. У сальмонелл, как и у многих других бактерий, есть две клеточные мембраны, наружная и внутренняя, а между ними ещё дополнительная стенка из сложных полимеров. В одиночку APOL3 не справился бы со всеми этими слоями – ему помогает белок GBP1 и, вероятно, ещё какие-то молекулы. GBP1 ослабляет наружную мембрану, так что APOL3 может пройти дальше, к внутренней мембране бактериальной клетки.

В молекуле APOL3 есть гидрофильная и гидрофобная части; благодаря гидрофильной части APOL3 растворим в воде, а с помощью гидрофобной части он проникает в липиды, образующие мембрану. APOL3 оказывается частично погружён в мембрану, а частично обращён в окружающий водный раствор, и когда молекул APOL3 собирается много, они просто разрывают мембрану на части. Точно так же работают детергенты, например, обычное мыло: водорастворимые соли жирных кислот, из которых оно состоит, растворяют частицы жира. Поэтому не будет большим преувеличением сказать, что клетки борются с бактериями с помощью мыла: бактерия с разорванной, омылённой мембраной выжить просто не может.

О том, что APOL3 и родственные ему белки нужны клеткам для антибактериальной защиты, было известно и раньше, но как именно они действуют, удалось понять только сейчас. Причём действуют они внутри клетки, разрушая только бактериальную мембрану и не разрушая клеточные мембраны, то есть это белковое «мыло» нацелено именно на бактериальные липиды.

Можно ли с помощью APOL3 усилить медицинские антибактериальные препараты, покажет время. Клетка начинает синтезировать APOL3, почувствовав иммунный сигнал, но вполне может случиться так, что сигнал пропадает втуне, потому что, например, ген APOL3 оказался с дефектом. И вполне может быть, что повышенная чувствительность к бактериальным инфекциям порой возникает не от того, что иммунитет плохо работает, а оттого, что обычным клеткам не хватает собственного антибактериального мыла.