Гликаны кишечной слизи «разоружают» сальмонеллу
Слизь играет ключевую роль в защите кишечника от бактериальных патогенов, и главным элементом этой защиты является гликопротеин муцин MUC2. Он снижает бактериальную нагрузку и тяжесть кишечных инфекций. Исследователи из США описали механизм, с помощью которого гликаны муцина подавляют инвазию Salmonella enterica серовара Typhimurium (S. Typhimurium). Они выяснили, что гликаны способны ингибировать экспрессию островка патогенности SPI-1 - кластера генов, кодирующих систему секреции третьего типа (T3SS), необходимую сальмонелле для проникновения в эпителиальные клетки.
В эксперименте использовали очищенные муцины: кишечный MUC2 (из свиного кишечника) и желудочный MUC5AC. При инкубации вирулентных штаммов S. Typhimurium с MUC2 инвазия в эпителиальные клетки (линия HT-29) снижалась. Аналогичный эффект наблюдался и у MUC5AC, несмотря на различия в гликозилировании. Искусственный полимер сходной вязкости - карбоксиметилцеллюлоза - не оказывал защитного эффекта, что подтвердило: муцин действует не как физический барьер, а через активное биохимическое взаимодействие.
Методы количественной ПЦР и РНК-секвенирования показали, что MUC2 дозозависимо подавляет экспрессию всего кластера SPI-1. Протеомный анализ подтвердил снижение синтеза структурных и эффекторных белков SPI-1, что, вероятно, препятствует сборке и активации T3SS.
Исследователи предположили, что именно гликаны муцина служат сигнальными молекулами, подавляющими активность SPI-1. Изолированные О-гликаны MUC2 (составляющие до 80% массы муцина) сами по себе снижали инвазию и экспрессию генов вирулентности. Таким образом, именно сахара являются ключевыми активными компонентами муцина.
Изучая механизм распознавания гликанов, авторы обнаружили, что эффект MUC2 исчезает у штамма с делецией гена hilD - главного регулятора SPI-1, интегрирующего сигналы среды. Моделирование показало наличие у HilD углевод-связывающего домена. Виртуальный скрининг выявил потенциальные лиганды - N-ацетил-D-галактозамин (GalNAc) и N-ацетил-D-глюкозамин (GlcNAc), что подтвердили эксперименты: оба сахара подавляли экспрессию SPI-1, хотя и слабее, чем нативные гликаны.
Чтобы уточнить роль пространственной структуры, исследователи синтезировали гликополипептиды GalNAc-серин, имитирующие естественный остов муцина. Эти синтетические аналоги проявили выраженный ингибирующий эффект, сопоставимый с MUC2, даже при меньшем содержании сахаров. Их активность также зависела от HilD.
Авторы отмечают, что слизистый барьер кишечника использует не только механическую, но и химическую защиту, основанную на сигнальных взаимодействиях с микробами. Интересно, что S. Typhimurium способна использовать MUC2 как источник углерода, но при этом теряет вирулентность. Так как HilD принадлежит к семейству регуляторов AraC, управляющих вирулентностью у других энтеропатогенов (Shigella flexneri, Vibrio cholerae), подобный механизм может быть универсальным.
Создание синтетических гликополипептидов, воспроизводящих защитные свойства муцина, открывает перспективы разработки нового класса противомикробных средств, которые не убивают бактерии, а «разоружают» их, снижая риск формирования антибиотикорезистентности.
Источник: https://pcr.news/novosti/glikany-kishechnoy-slizi-razoruzhayut-salmonellu/