Ученые раскрыли механизм, как кишечная бактерия может вызывать рак толстой кишки

• Ученые выявили, как токсин BFT связывается с клетками толстой кишки
• Открытие может привести к новым методам профилактики рака
• Исследование поддержано Национальными институтами здоровья США

Механизм действия токсина кишечной бактерии

На протяжении почти двух десятилетий ученые знали, что обычная кишечная бактерия может производить токсин, который повреждает толстую кишку и способствует образованию опухолей. Однако механизм, с помощью которого токсин связывается с клетками кишечника, оставался неясным. Исследователи из Университета Джонса Хопкинса, работающие в области онкологии, наконец, раскрыли этот важный шаг, что открывает новые возможности для защиты толстой кишки от рака.

В своей работе, опубликованной в журнале Nature, команда ученых под руководством профессора Синтии Сиарс идентифицировала белок claudin-4 как ключевую точку связывания для токсина, известного как BFT. Это открытие стало возможным благодаря использованию технологии редактирования генов CRISPR, которая позволила исследователям отключить гены в клетках толстой кишки и определить, какие из них необходимы для связывания токсина.

Исследование показало, что когда ген, отвечающий за синтез claudin-4, был отключен, токсин BFT больше не мог связываться с клетками толстой кишки. Это открытие подтвердило, что claudin-4 действует как рецептор для токсина, что является важным шагом в понимании механизма его действия и потенциальных путей вмешательства.

Открытие нового механизма

Токсин BFT, производимый бактерией Bacteroides fragilis, может вызывать воспаление и способствовать росту опухолей в толстой кишке. Хотя наличие этой бактерии не всегда приводит к раку, определенные штаммы способны производить мощный токсин, который разрушает защитный барьер кишечника. Это открытие подчеркивает важность изучения взаимодействия между микробиомом и развитием рака.

В 2009 году Сиарс и ее коллеги продемонстрировали, что токсин может способствовать развитию опухолей в толстой кишке, установив связь между бактериями, производящими токсины, хроническим воспалением и раком. Однако до недавнего времени оставался неясным механизм, с помощью которого токсин BFT взаимодействует с клетками кишечника.

Исследователи ожидали, что токсин будет взаимодействовать с белком, участвующим в клеточной сигнализации, однако claudin-4 выполняет совершенно другую функцию, поддерживая физические связи между соседними клетками. Это открытие также продемонстрировало необычный способ действия бактериального токсина, который требует отдельного рецептора для достижения своей цели.

Роль claudin-4 в связывании токсина

Для подтверждения связи между BFT и claudin-4 ученые из Университета Джонса Хопкинса сотрудничали с структурными биологами из Барселоны. Они использовали методы, позволяющие измерять взаимодействие молекул, и продемонстрировали, что BFT и claudin-4 образуют прочный комплекс, что подтверждает их связь на молекулярном уровне.

Открытие claudin-4 как рецептора для токсина BFT не только объясняет, как токсин действует, но и дает ученым идеи для его блокировки. Если BFT нуждается в claudin-4 для связывания с клетками толстой кишки, возможно, можно создать заменитель, который отвлечет токсин от его целевой молекулы.

Исследование также подчеркивает важность дальнейшего изучения взаимодействия между микробиомом и заболеваниями, такими как рак. Понимание механизмов, с помощью которых бактерии могут вызывать повреждения, может привести к новым методам диагностики и терапии, направленным на предотвращение заболеваний, связанных с кишечными инфекциями.

Перспективы для профилактики рака

Синтия Сиарс отметила, что это открытие является важным шагом в понимании того, как бактериальные токсины могут влиять на здоровье человека. "Понимание того, как действуют бактериальные токсины, может открыть двери для новых подходов к диагностике и терапии связанных заболеваний", - сказала она.

Исследование получило частичную поддержку от Национальных институтов здоровья США, что подчеркивает его значимость для медицинского сообщества. Ученые надеются, что их работа приведет к разработке новых методов профилактики и лечения рака толстой кишки, а также других заболеваний, связанных с кишечными бактериями.

Таким образом, открытие механизма связывания токсина BFT с клетками толстой кишки представляет собой важный шаг в области онкологии и микробиологии. Оно открывает новые горизонты для разработки эффективных методов профилактики и лечения, что может значительно улучшить здоровье населения.

Источник: ScienceDaily