Як імунні клітини роблять для бактерій ловчих мережа

Перед тим, як загинути, імунні нейтрофіли роблять зі своєї ДНК отруйну мережу для лову бактерій.

Серед багатого «збройового» арсеналу, який імунні клітини використовують проти інфекцій, є досить дивний метод лову бактеріальних клітин в ДНК-мережі. Такими мережами користуються нейтрофіли - вони не просто плавають в кров`яному руслі, але і самі виповзають за межі судин, активно переміщаючись по міжклітинному просторі в тканинах.

Нитки ДНК, що тягнуться за нейтрофилами. (Фото Astrid Obermayer / University of Salzburg.)

Нейтрофіли одними з перших зустрічають чужорідні частинки, будь то бактерії або щось ще, і в буквальному сенсі з`їдають їх. Бактеріальні клітини гинуть від різноманітних імунних білків, але і самі нейтрофіли теж гинуть, вивільняючи нові порції антибактеріальних речовин і заодно посилаючи хімічні сигнали, які залучають до «місця битви» інші імунні клітини.

Однак хімічні сигнали і антибактеріальні ферменти - ще не все. У 2004 році в журналі Science була опублікована стаття, автори якої описували сітку-пастку, що з`являється на місці загибелі нейтрофілів. Ця сітка, як виявилося, зроблена з ДНК, обвішаної все тими ж токсичними білками, що вбивають бактерії.

Як відомо, є два молекулярних сценарію клітинної смерті: некроз і апоптоз (якщо не вдаватися в подробиці, то некроз - звичайна загибель через якихось зовнішніх «обставин непереборної сили», а апоптоз - регульований процес, який запускається в момент, коли клітина вже не може працювати, як треба, і змушена вчинити самогубство, щоб не нашкодити оточуючим). Але для нейтрофілів довелося придумати третій тип - нетоз (від слова net - мережа).

В ході нетоза спеціальні ферменти руйнують білки гістони, які тримають ДНК в упакованому, стислому стані. Через те, що «застібки» -гістони зникають, ДНК в ядрах нейтрофілів розправляється і в буквальному сенсі розриває ядро, заповнюючи собою клітинну цитоплазму. Тут на нитки ДНК сідають бактерицидні білки, після чого руйнується вже і зовнішня мембрана, і клубок з ДНК з протибактеріальними білками виявляється у зовнішньому середовищі, де плавають бактерії.

Перший час дослідники займалися лише тими процесами, які відбуваються в одній клітці, тобто в одному нейтрофілів. Але в реальності ДНК-мережу з`являється за участю безлічі нейтрофілів, так що виникає питання, як вони взаємодіють один з одним. Дізнатися це вдалося Астрід Обермайер (Astrid Obermayer) І її колегам з Університету Зальцбурга: вони спостерігали за допомогою різних мікроскопічних методів за людськими і мишачими нейтрофилами, яких змушували до нетозу- а щоб побачити, що відбуватиметься з мережею, до клітин додавали світяться флуоресцентні молекули, які пов`язувалися з білками на ДНК-мережі .

У доповіді, зробленій на щорічній конференції Товариства експериментальної біології, автори роботи порівняли імунні клітини з павуками: подібно до того, як павук спочатку прикріплює нитку павутини до якого-небудь надійного субстрату, так і нейтрофіли спочатку закріплюють ДНК-канат десь зовні, а потім повзуть геть. Тягнеться за нейтрофілом ДНК розпускається, і, що найголовніше, інші клітини, які на неї натикаються, теж починають «плести мережу» - відбувається щось на зразок ланцюгової реакції. В результаті навіть невелике число клітин можуть «заплести» своєї ДНК порівняно великий простір.

З еволюційної точки зору така сітка-пастка - досить древня виверт, і схожі мережі можна знайти навіть у безхребетних, наприклад, у крабів і молюсків. Бактеріальна еволюція, зрозуміло, теж не стоїть на місці, і деякі бактерії вже навчилися перетворювати цю ДНК-мережу проти самого імунітету: так, золотистий стафілокок модифікує її нитки таким чином, що вони стають токсичними для клітин макрофагів, які приходять сюди, щоб допомогти в знищенні інфекції.