Митохондрии играют неожиданную роль в убийстве бактерий
Согласно учебникам по биологии, макрофаги поглощают бактерию, интернализуют ее в заполненный токсинами пузырь, называемый фагосомой, а затем переносят клеточные остатки в лизосому для деградации. Но уничтожение микробных захватчиков оказывается намного более сложным, так как в процессе участвуют другие органеллы, такие как митохондрии — основные участки производства энергии в клетке.
Роль митохондрий
Одно из доказательств роли митохондрий появилось в 2011 году, когда исследователи сократили производство активных форм кислорода — высокодеструктивных молекул, являющихся побочными продуктами метаболизма — в митохондриях макрофагов мышей, и обнаружили, что иммунные клетки стали менее эффективными в уничтожении бактерий. Четыре года спустя иммунолог Мэри О’Риордан обнаружила еще одну часть головоломки, когда она подвергала макрофаги мыши воздействию бактерии Staphylococcus aureus. По-видимому, это активирует определенный путь стресса в эндоплазматической сети клеток, что, в свою очередь, ускоряет выработку АФК. Когда макрофаги поглощают бактерии, они запускают путь стресса в эндоплазматической сети. Это, в свою очередь, стимулирует митохондрии к образованию активных форм кислорода, которые упаковываются в пузырьки и переносятся в фагосому. Там, как полагают, повреждающие молекулы помогают убить патоген. Наконец, останки бактерий разрушаются, когда фагосома сливается с лизосомой.
Эксперименты
Чтобы выяснить, откуда происходят АФК, О’Риордан и ее коллеги недавно извлекли макрофаги из мышей и использовали CRISPR-Cas9, чтобы вырезать ген, кодирующий IRE1α, чувствительный к стрессу белок в эндоплазматической сети. Когда исследователи подвергали эти клетки воздействию S. aureus, они наблюдали заметное снижение выработки АФК в митохондриях макрофагов, и эти клетки были гораздо менее эффективны в уничтожении бактерий, чем неизмененные макрофаги. Затем группа исследователей использовала флуоресцентные зонды для визуализации пероксида водорода АФК в нормально функционирующих макрофагах и наблюдала, как соединение перемещается из митохондрий в фагосому. Дополнительные эксперименты показали, что этот транспорт происходит через везикулы, которые отрываются от митохондрий и переносятся в фагосому. Когда бактерии поглощаются, посылается сигнал, чтобы включить стресс ER, который включает митохондриальную АФК, и они быстро отправляют эти пакеты в фагосому. Исследователи склонны думать о митохондриях, прежде всего как об электростанциях, но на самом деле клетка эволюционировала для использования этих органелл и многих их составных частей множеством разных способов, таких как образование пероксисом и опосредование запрограммированной клетки. У фагосом есть свои собственные токсины и ROS-производящие механизмы для уничтожения бактерий, поэтому недавно обнаруженный механизм может уничтожить более жесткие и более устойчивые штаммы. Повторное использование митохондриальной АФК для уничтожения патогенных микроорганизмов — это элегантный механизм.
Рекомендуем
