«В этой работе мы сделали упор на изучение механизмов, с помощью которых макрофаги реагируют на бактерии, находящиеся как во внутренней среде клетки, цитоплазме, так и в вакуолях. Это можно было осуществить на модели такого социально значимого заболевания, как пневмония», — рассказывает один из авторов исследования, научный сотрудник Петрозаводского государственного университета Александр Полторак.

В ответ на проникновение в цитоплазму бактерий и особенно фрагментов их клеточной стенки — липополисахаридов — в клетке активируется фермент каспаза 11. Она запускает каскад реакций, в результате которых макрофаг разрывается и гибнет. Таким образом, клетка жертвует собой, чтобы не допустить размножения бактерий. В случае патогенов, которые обитают внутри вакуолей, каспаза 11 не запускается, однако это компенсирует иной механизм. В его основе лежит процесс, в ходе которого макрофаг активируют специальные белки интерфероны. Зараженная вирусами клетка выделяет их в качестве предупреждающего сигнала. В ответ ее соседи заранее активируют свои защитные механизмы.

В случае бактериального вторжения это тоже помогает. Так, в макрофагах начинают активно работать специфические гуанилат-связывающие белки (GBPs), которые могут находить легионеллы в вакуолях и уничтожать их, «натравливая» на них каспазу 11. Ранее ученые считали, что все происходит именно так.

Применяя разнообразные подходы к исследованию белков, ДНК и РНК, а также микроскопические методы, ученые установили, что синтез и активность GBPs (равно как и каспазы 11) регулирует сам макрофаг. Этот процесс происходит независимо от выделяемых при инфекции интерферонов. Более того, клетка вырабатывает последние на высоком уровне и при отсутствии опасности. В результате GBPs постоянно присутствуют в цитоплазме и всегда готовы к встрече с патогенной бактерией. Также ученые установили, что GBPs помогают макрофагу обнаружить и обезвредить легионеллы, создавая утечки их наследственного материала из вакуоли, где они недоступны для защитных систем. После такого выхода запускаются специальные сенсорные пути, а макрофаг может начать полноценную борьбу.

Работу выполнили сотрудники Петрозаводского государственного университета, Университета Тафтса (США), Исследовательского центра по питанию человека и проблемам старения (США), Медицинского центра Университета Дюка (США), Осакского университета (Япония) и Медицинского института Говарда Хьюза (США).