Gdy na co dzień myjemy ręce mydłem, stosujemy detergenty. To związki chemiczne, które mają dwa „końce” – jeden łączy się z cząsteczkami wody (to część hydrofilowa), drugi z cząsteczkami tłuszczów (część hydrofobowa). Dzięki temu detergenty rozdzielają kawałki tłustego brudu i sprawiają, że łatwo jest go zmyć.

Okazuje się, że podobną strategię stosuje nasz organizm w walce z bakteriami. Naukowcy z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa odkryli, że nasze komórki produkują białkowy „detergent” o nazwie APOL3. Skutecznie rozpuszcza on zbudowane ze związków tłuszczowych błony komórkowe groźnych bakterii. Pracę naukowców opublikował prestiżowy tygodnik „Science”.

Pierwsza linia obrony przed mikrobami

Nasz układ odpornościowy to skomplikowana maszyna. Można ją porównać do wielowarstwowego systemu zabezpieczeń. W płynach ustrojowych – śluzie, w ślinie, łzach czy mleku matki – występują białka, które niszczą niektóre bakterie. Przykładem takiego białka jest lizozym, który niszczy ścianę komórkową otaczającą wiele pospolitych mikrobów.

Niszczyć bakterie potrafią także białe krwinki, zwane granulocytami. W razie potrzeby uwalniają substancje niszczące ściany i błony komórkowe mikrobów.

Takie możliwości ma również tzw. dopełniacz. To zestaw białek krążący we krwi po całym organizmie. Na co dzień dopełniacz jest niegroźny, ale gdy zostanie aktywowany – np. przez przeciwciała, które przyczepiły się do groźnej dla organizmu bakterii – jego białka łączą się i robią śmiercionośną dziurę w błonie komórkowej mikroba.

Teraz do tego arsenału uczeni dołożyli kolejny element: APOL3. Co ciekawe, produkują go nie komórki układu odpornościowego, lecz zwykłe komórki wchodzące np. w skład naczyń krwionośnych.

Białkowe „mydło” precyzyjnie rozpuszcza błony komórkowe bakterii

Badacze z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa zaobserwowali, że gdy wystawią takie komórki na atak chorobotwórczych bakterii, jak np. Salmonella, mikroby te zaczynają ginąć. Nie wiedzieli jednak, dlaczego tak się dzieje.

Aby to odkryć, przeanalizowali aktywność genomów zaatakowanych komórek. Po przeczesaniu ok. 19 tys. genów znaleźli dwa białka, które współdziałają, by bronić nas przed salmonellą.

Istotny jest tu fakt, że bakteria ta jest osłonięta dwoma błonami komórkowymi: zewnętrzną i wewnętrzną. Nasze komórki radzą sobie z nimi za pomocą osobnych białek. GBP1 przebija zewnętrzną błonę bakterii, torując drogę dla APOL3. Ono z kolei jest zbudowane jak detergent – ma część hydrofilową i hydrofobową – dzięki czemu działa jak mydło i rozpuszcza wewnętrzną błonę komórkową bakterii.

– Innymi słowy, ludzkie komórki wytwarzają własny antybiotyk działający jak detergent. To pierwsze tego typu odkrycie w dziejach – podkreśla dr John D. MacMicking, szef zespołu badawczego. I dodaje, że APOL3 działa bardzo wybiórczo, łącząc się tylko z tłuszczami wchodzącymi w skład błony komórkowej bakterii. Nie przyczepia się natomiast do cholesterolu, który jest składnikiem błon komórkowych ludzkich komórek. Dzięki temu APOL3 nie szkodzi naszemu organizmowi.

Całe ciało jest układem odpornościowym

Białko APOL3 występuje powszechnie w organizmie. Dlatego naukowcy podejrzewają, że jest jedną z uniwersalnych form obrony przed infekcjami.

– Nasz organizm zna wiele sposobów niszczenia komórek bakteryjnych. Potrafi je dziurawić, zatruć lub zagłodzić. Zastosowanie detergentu jest tu nowością – komentuje niezwiązany z omawianymi badaniami prof. Carl Nathan z Akademii Medycznej Weill Cornell.

Jego zdaniem na uwagę zasługuje fakt, że APOL3 produkują zwykłe komórki. – To oznacza, że tak naprawdę każda część naszego ciała może być elementem układu odpornościowego – podkreśla prof. Nathan.

Dalsze badania nad APOL3 mogą zaowocować nowymi terapiami. Te są zaś bardzo potrzebne, ponieważ chorobotwórcze bakterie coraz częściej zyskują oporność na stosowane w medycynie antybiotyki. Być może w przyszłości uda nam się „podkręcić” produkcję naturalnych bakteriobójczych białek, zwiększając odporność człowieka na infekcje.

Źródło: Science.