Ученые описали строение нитевидных выростов, при помощи которых патогенные штаммы кишечной палочки вызывают диарею у путешественников. Главное открытие ученых в том, что, переболев в одном месте, люди не получают иммунитета от бактерий из других регионов.

Отдых в экзотических странах часто портят проблемы с пищеварением. Диарею путешественников (медики так и называют эту болезнь) вызывают различные кишечные бактерии, но чаще всего кишечная палочка Escherichia coli. Правда, не та безвредная разновидность, которая постоянно живет в толстом кишечнике человека, а энтеротоксичные штаммы.

В том, как кишечная палочка поражает человека, попытались разобраться ученые из Бостонского университета. Они описали тонкое строение бактерии E. Coli – строение нитевидных выростов на поверхности бактериальной клетки. Этими выростами бактерия прикрепляется к клеткам кишечного эпителия -- это первый и необходимый шаг в развитии диареи.

Эстер Булитт (Esther Bullitt), доцент факультета физиологии и биофизики медицинского факультета Бостонского университета (Boston University School of Medicine), и ее коллеги из Национального института здоровья (National Institutes of Health ) в Бетесде (Мэриленд, США) использовали трансмиссионную электронную микроскопию, чтобы создать трехмерную реконструкцию строения нитевидных выростов бактерии.

Бактерия держится на пружинках

Основная часть нитей построена из белка под названием «колонизирующий фактор антиген I» (CFA/I). Исследователи раскрыли биохимический путь, по которому происходит сборка нитей из этого белка. Готовые нити должны пройти через поры на оболочке бактериальной клетки и прикрепиться к мембране клеток кишечного эпителия.

Исследователи установили, что особенности взаимодействия между отдельными молекулами белка обеспечивают сочетание жесткости и гибкости, необходимое для этих нитей. Белковые нити действуют подобно пружинкам, что помогает им удерживать бактериальные клетки в кишечнике в потоке кишечного содержимого. Поэтому бактерии получают возможность размножиться и образовать колонии, удерживаясь в кишечнике достаточно долго для того, чтобы развилась диарея.

Разные штаммы -- разные белки

Диарею вызывают многие энтеротоксичные штаммы E. Coli. Расшифровав строение белка CFA/I на атомарном уровне и изучив генетическую вариабельность, ученые увидели, что у разных штаммов различается внешняя часть белка, которая выставляется на поверхность нитевидного выроста, в то время как остальная часть находится внутри.

«Так как у каждого штамма своя отличная часть белка, зачастую антитела, образующиеся при заражении в организме против одного штамма бактерий, не защищают от последующей инфекции с участием других штаммов», -- объясняет Эстер Булитт. Ученые ожидают, что расшифровка белка CFA/I разных штаммов позволит использовать его как антиген для создания универсальной вакцины против диареи путешественников.

Статья будет опубликована в июньском выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.