Биологи из Калифорнийского университета в Ирвине (University of California – Irvine) установили, что гистоновые белки, основной функцией которых является упаковка ДНК в ядре клетке, способны подавлять жизнедеятельность внутриклеточных бактерий. Эта мощная антибактериальная активность представляет собой ранее неизвестный тип реакции организма на внутриклеточные патогены.

Новую роль гистоновых белков у плодовых мушек открыли эксперт в области биологии развития и клеточной биологии профессор Стивен Гросс (Steven Gross) и его коллеги. Ученые считают, что их открытие может предвещать совершенно новый подход к борьбе с внутриклеточным ростом бактерий.

Большое количество гистонов присутствует в большинстве клеток животных организмов, и основной задачей этих белков является оказание помощи ДНК в сворачивании в компактные функциональные структуры внутри ядра. По словам профессора Гросса, ученые уже располагают доказательствами того, что гистоны, находящиеся вне клеток, могут защищать организм от внеклеточных бактерий. Однако многие бактерии проникают в клетки, где они могут беспрепятственно размножаться, не опасаясь атак со стороны иммунной системы организма.

В принципе, говорит профессор Гросс, находясь внутри клеток, гистоны могут защищать их от таких бактерий, но в течение многих лет подобный сценарий считался маловероятным, потому что большинство гистонов связаны с ДНК в ядре клетки, в то время как бактерии размножаются в клеточной жидкости – цитозоле, – то есть вне ядра. Более того, свободные гистоны могут быть крайне опасны для клеток, почему у большинства видов эволюционно развились механизмы обнаружения и разрушения свободных гистонов в цитозоле.

В своем исследовании профессор Гросс и его коллеги показали, что связанные с липидными (жировыми) каплями гистоны могут защищать клетки от бактерий, не причиняя клеткам никакого вреда. В экспериментах на эмбрионах плодовой мушки дрозофилы ученые доказали, что связанные липидами гистоны могут высвобождаться и убивать бактерии.

Исследователи вводили одинаковое количество бактерий в эмбрионы дрозофил дикого типа, у которых образуются связанные с липидами гистоны, и в генетически измененные эмбрионы, не имеющие таких гистонов. Гистон-дефицитные эмбрионы были в 14 раз более подвержены смерти от бактериальных инфекций. Аналогичные результаты были получены в экспериментах на взрослых мухах. Кроме того, есть доказательства того, что гистоны могут защищать от бактерий и мышей.

В эмбрионы дикого типа (WT) и мутантные эмбрионы Джабба (Jabba^f07560) плодовых мушек дрозофил было введено примерно
равное количество бактерий кишечной палочки (штамма YD133), помеченных зеленым флуоресцентным белком. Бактерии росли только
в мутантных эмбрионах, в которых отсутствуют связанные с жировыми каплями гистоны. Рост бактерий внутри эмбрионов контролировался и
оценивался через 2, 24 и 48 часов после введения. (ncbi.nlm.nih.gov)

«Мы установили, что эти гистоновые белки обладают широчайшим антибактериальным спектром», – говорит профессор Гросс. «Если нам удастся узнать, как управлять этой системой, чтобы повысить уровни гистонов, в один прекрасный день у нас появится новый способ лечения пациентов с тяжелыми бактериальными инфекциями. Поскольку в настоящее время гистоны на липидных каплях найдены в разных клетках – человека, мышей и мух – вполне вероятно, что эта система может быть универсальной».

С подробностями исследования можно ознакомиться в статье A novel role for lipid droplets in the organismal antibacterial response, опубликованной в eLife – новом рецензируемом журнале с открытым доступом, издаваемом при поддержке Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute), Общества Макса Планка (Max Planck Society) и Wellcome Trust.