Описан механизм участия бифидобактерий кишечника в работе иммунной системы
Представители рода Bifidobacterium - одни из древнейших и наиболее значимых компонентов кишечной микробиоты. Они сопровождают человека с первых дней жизни и участвуют в формировании иммунного гомеостаза. Виды Bifidobacterium longum и B. bifidum являются основными обитателями кишечника новорождённых и играют важную роль в регуляции иммунного ответа, в том числе в балансе провоспалительных и противовоспалительных цитокинов. Нарушение этого баланса лежит в основе многих заболеваний, однако точные механизмы влияния бифидобактерий на цитокины долгое время оставались неясными.
Ранее у бифидобактерий был описан оперон PFNA, включающий ген fn3, кодирующий трансмембранный белок FN3, участвующий в адгезии бактерий к кишечному эпителию. В С-концевой части этого крупного белка находятся два функциональных домена, содержащие мотивы, характерные для цитокиновых рецепторов. Это позволило предположить, что FN3 способен связывать цитокины. Данное предположение было подтверждено в работе российских учёных под руководством Марии Георгиевны Алексеевой (ИОГен РАН) в сотрудничестве с рядом научных центров. Результаты опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Исследователи клонировали фрагменты гена fn3, кодирующие С-концевые участки белка FN3 у B. longum (ΔFN3.1) и B. bifidum (ΔFN3.3), и получили рекомбинантные белки. Анализ показал, что мотивы цитокиновых рецепторов в этих белках различаются у разных видов бифидобактерий.
Связывание ΔFN3-белков с цитокинами TNF-α, IL-6, IL-8 и IL-10 изучали методом поверхностного плазмонного резонанса. Было показано, что IL-6 не связывался ни с одним из белков, IL-10 взаимодействовал только с ΔFN3 из B. longum, а TNF-α и IL-8 - с белками обоих видов.
Дополнительно взаимодействие белков с цитокинами исследовали in silico (с помощью компьютерных методов молекулярного моделирования и структурного прогнозирования). Впервые были получены трёхмерные структуры ΔFN3.1 и ΔFN3.3 с использованием современных методов структурного прогнозирования (AlphaFold2, RoseTTAFold и др.). Результаты докинга и расчёта энергий связывания хорошо согласовались с экспериментальными данными и подтвердили видоспецифические различия участков связывания цитокинов.
По словам профессора Валерия Даниленко, бифидобактерии можно рассматривать как часть иммунной системы человека. Впервые было показано, какие именно бактериальные белки и аминокислотные последовательности способны напрямую взаимодействовать с человеческими цитокинами. Эти данные могут стать основой для разработки новых природоподобных иммуномодуляторов - точнее, иммуностабилизаторов, способных корректировать цитокиновый дисбаланс при трансплантациях, онкологических и других заболеваниях. Видоспецифические различия бифидобактерий открывают перспективы создания персонализированных подходов к иммунной терапии.