Celá řada patogenních bakterií útočí na buňky lidského organismu pomocí specifických proteinů, které potlačují imunitní reakci organizmu, a napomáhají tak rychlejšímu šíření infekce v těle. S použitím elektronových mikroskopů vědci již před více než 20 lety zjistili, že k tomu používají výrůstky na svém povrhu, které až nápadně připomínají injekční jehlu..

Běžně rozšířená bakterie yersinia enterocolitica je původcem úporných průjmů u člověka a jedním z častých původců otravy jídlem. Na člověka se přenese z nedostatečně tepelně upraveného vepřového masa. Běžně se přitom vyskytuje ve velkochovech vepřů po celém světě.

Tato bakterie má na svém povrhu miniaturní duté trubičky, které mají průměr jen několik málo nanometrů. S jejich pomocí je schopna doslova propíchnout membránu buňky, na kterou útočí, a dovnitř vypustit specifické proteiny, které následně změní chování napadené buňky.

Jak pracuje buněčná jehla

Tyto trubičky jsou jen tak tenké, aby jimi prošel rozvinutý protein. Bakterie protein cíleně do napadené buňky vytlačí, nedochází přitom k průniku žádného materiálu z buňky do bakterie. Tento mechanismus byl již mnohokrát pozorován a zdokumentován.

Vědci ale nebyli schopni odpovědět na otázku, zda bakterie tyto proteiny, které se vyskytují uvnitř jejich těla, speciálně „vybírají“, anebo se jedná jen o náhodný obsah, který se zrovna nacházel poblíž.

Základna trubičky totiž obsahuje něco na způsob zásobníku. Jedná se o analogii injekční jehly a stříkačky, ve které se připravují proteiny na vstříknutí do buňky.

Tým Andrease Diepolda z Institutu Maxe Plancka v německém Marburku vyvinul unikátní metodu, která mu umožnila sledovat pohyb speciálního druhu proteinu uvnitř bakterie až na molekulární úrovni. Původní předpoklad byl, že zásobník v základně trubičky bakterie funguje jako „hlídač“, který dále propustí jen proteiny určitého typu vhodné k napadení cizí buňky.

Až je v zásobníku těchto proteinů nahromaděno dostatečné množství, vytlačí je bakterie do buňky. Fluorescenční mikroskopie použitá Diepoldovým týmem navíc ale odhalila další speciální typ proteinu, který se volně pohybuje bakterií.

Sběr proteinů pro útok

Tento typ na sebe váže „útočné“ proteiny a při svém náhodném pohybu uvnitř bakterie je prakticky sbírá. Když při svém pohybu dorazí až k některému zásobníku, tak je zde všechny odevzdá a pokračuje dále ve sbírání.

Díky tomuto principu je bakterie schopna naplnit zásobníky mnohem rychleji, než kdyby jen spoléhala na náhodný pohyb útočných proteinů ve svém nitru a fakt, že se při něm někdy dostanou k zásobníku.

Pochopení tohoto fascinujícího chování patogenních bakterií otevírá nové možnosti léčby. V tomto případě nejde ani tak o léčbu průjmových onemocnění, se kterým si dobře poradí dostupná antibiotika, jako je tetracyklin, ale o cílený transport určitých proteinů do vybraných buněk.

Mohlo by se jednat o nadějnou cestu cílené léčby rakoviny. Upravené bakterie by se přichytily jen na buňky specifického rakovinotvorného bujení a vypustily do nich proteiny způsobující samovolné zastavení dalšího buněčného růstu.

Takto přesně cílená léčba by mohla výrazně zmírnit například nežádoucí vedlejší účinky chemoterapie.