Как обеспечить себе комфорт в соляной кислоте ? Helicobacter pylori уникален своей способностью выживать в агрессивной среде желудка. Известно, что это достигается путем нейтрализации соляной кислоты аммиаком, который микроб синтезирует из мочевины с помощью фермента уреазы. Уреаза содержится в микробной клетке в большом количестве, составляя до 10 % ее общего белка, и является цитоплазматическим ферментом, действующим внутри клетки. Мочевина, из которой производится аммиак,проникает внутрь микроба через канал, образованный белком UreI.Предполагалось, что, кроме внутриклеточной уреазы, в нейтрализации соляной кислоты может участвовать также внеклеточная уреаза, попадающая в желудок при гибели и автолизе части микробной популяции. Свободная уреаза действительно была известна, однако возможность ее участия в расщеплении мочевины в просвете желудка вызывала споры, т.к. опыты с очищеннойуреазой показали, что фермент инактивируется в буферных растворах с низким рН.Недавно Byung Ha Oh et al. Расшифровали структуру уреазы H. pylori, и выводы их исследования подтвердили значение внеклеточной уреазы для выживания бактерий. Оказалось, что фермент состоит из двух субъединиц (? и ?), соединенных в димеры, которые, в свою очередь,соединяются друг с другом в тримеры (??)3. Тримеры формируют сложную додекамерную структуру ((??)3)4 с большой внутренней полостью объемом около 150 ангстрем [3]. Эта структура вполне соответствует тому виду уреазы, который был известен по снимкам с электронного микроскопа. Исследователи получили очищенную уреазу и изучили ее ферментативную активность при разных значениях рН. Однако вместо буферных растворов с фиксированными рН использовали не за буференные растворы, похожие по составу на желудочный сок. В этих условиях уреаза проявляла высокую активность вплоть до рН 3,однако быстро инактивировалась при перемешивании образца или при добавлении буфера. Таким образом, авторы показали, что внеклеточная уреаза также способна работать в кислотных условиях — в противовес тому, что утверждалось конкурирующими теориями. По их мнению, структурную основу кислотоустойчивости фермента составляет формирование большого, хотя и лабильного молекулярного суперком плекса. Эти данные подтверждают важную роль уреазы как фактора вирулентности H. pylori ииллюстрируют один из способов, которыми располагают микробы, чтобы сделать среду своегообитания более комфортабельной.
Литература:
1. HaN.C. et al. Supramolecular assemblyand acid resistance of Helicobacter pylori urease // Nat.Struct. Biol. — 2001. — Vol. 8. — P. 505–509.
2. MobleyH.L.T. UreImediated urea transport in Helicobacterpylori: an open and shut case? // Trends Microbiol. —2000. — Vol. 8. — P. 346–348.
3. Sachs G., Scott D.,Weeks D., Melchers K. Gastric habitation by Helicobacterpylori: insights into acid adaptation // Trends Pharmacol.Sci. — 2000. — Vol. 21. — P. 413–416.]
Захват контроля над сигнализацией хозяина С колонизацией желудочного эпителия человека грамнегативными бактериями Helicobacter pylori связано развитие пептических язв, лимфоматоза слизистой оболочки желудка, аденокарциномы. Хорошо известно, что под влиянием вирулентных штаммов клетки эпителия удлиняются и становятся похожими на узкий длинный клювколибри. Фенотип «колибри» возникает так же при действии на клетки фактора роста гепатоцитов. Вирулентные, но не доброкачественные,штаммы H. pylori инъецируют в клетки белок, называемый CagA. Хотя функция белка CagA доконца не выяснена, показано, что он является субстратом для внутриклеточных тирозинкиназ клеток хозяина и, следовательно, может вмешиваться в процессы фосфорилирования, являющиеся ключевыми при передаче сигнала внутрь клеток от многих мембранных рецепторов. Недавно клеточная мишень белка CagA была идентифицирована. Ею оказалась фосфатаза SHP2,ответственная за фосфорилирование тирозинав клетках. Исследуя трансфецированные клетки желудочного эпителия, Higashi et al. обнаружили, что CagA подвергается в них фосфорилированию по тирозину подобно нормальным субстратам клеточных фосфатаз. Большинство таких клеток имели фенотип «колибри».CagA содержит несколько остатков тирозина,потенциально пригодных для фосфорилирования, причем мутации этих сайтов способны предотвратить фосфорилирование белка CagA иразвитие фенотипа «колибри».В эпителиальных клетках желудка процессы фосфорилирования при трансдукции сигнала от активированных рецепторов обеспечивает фосфатаза SHP2. Она же обеспечивает и морфологические изменения клеток, индуцируемые фак тором роста гепатоцитов. Фосфатаза SHP2 содержит два особых тандемно расположенных участка, так называемые SH2 домены, которыми фермент связывается с фосфотирозином.Higashi et al. изучили, может ли белок CagA взаимодействовать с SHP 2, и пришли к выводу, что CagA дикого типа, экспрессируемый в эпителиальных клетках желудка, не только фосфорилируется по тирозину, но и связывается с клеточной фосфатазой SHP2, причем этот процесс зависит от фосфорилирования. Если к лизатам клеток, экспрессирующих CagA, добавляли антитела к фосфатазе SHP2, то вместе с ферментом преципитировалась и большая часть фосфорилированного CagA. Таким образом, фосфорилированный CagA связывается с данной фосфатазой. Оказалось также, что при взаимодействии с микробным белком CagA ферментативная активность фосфатазы SHP2 значительно усиливается. Был идентифицирован и участок молекулы SHP2, с которым связывается микробный белок. Путем направленного мутагенеза исследователи получили клетки с мутантной фосфатазой SHP2, лишенной SH2доменов, и показали, что CagA белок H. pylori взаимодействует именно с SH2доменами фермента. Было установлено, что фосфатазная активность SHP2 играет ключевую роль и в развитии фенотипа «колибри», индуцируемого в клетках эпителия H. pylori. Так, при подавлении фосфатазной активности SHP2 специфическим ингибитором отсутствовало и удлинение эпителиальных клеток под влиянием CagA. Однако, мутант SHP2, способный взаимодействовать с CagA, но лишенный фосфатазной активности, практически не влиял на фенотип клеток. Таким образом, если в норме фосфатаза SHP2 участвует в регуляции расплатывания, миграции и адгезии клеток желудочного эпителия, тов присутствии микробного белка CagA она становится проводником его дезорганизующего влияния на эти процессы и одной из причин трансформации фенотипа клеток. Выяснение взаимоотношений между бактериальным белком CagA и клеточной фосфатазой SHP2 являетсяважным шагом к пониманию молекулярных механизмов канцерогенеза, связанного с H. pylori.
Литература:
1. Higashi H., Tsutsumi R., Muto S. et al.SHP2 tyrosine phosphatase as an intracellular target ofHelicobacter pylori CagA protein // Science. — 2002. —Vol. 295. — P. 683–686.
2. Censini S., Stein M., Covacci A.Cellular responses induced after contact withHelicobacter pylori // Curr. Opinion Microbiol. — 2001.— Vol. 4. — P. 41–46.