Istraživači su otkrili ključnu ulogu bakterijskog spola u evoluciji mikrobioma sisavaca

U pionirskoj studiji koja je sada objavljena u Zborniku radova Nacionalne akademije znanosti u SAD -u, istraživački tim predvođen Isabel Gordo, iz Instituta Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugal), u suradnji s istraživačem Michaelom Lässigom sa Sveučilišta u Kölnu (Njemačka), koristio zdrave miševe za proučavanje kolonizacije crijeva u stvarnom vremenu i otkrio ključnu ulogu bakterijskog spola u evoluciji mikrobioma sisavaca. Ovo otkriće predstavlja promjenu paradigme i otvara mogućnost osmišljavanja terapija usmjerenih na fage sposobnih za suočavanje s posljedicama infekcije i upotrebom antibiotika, kao i bakterije rezistentne na antibiotike.

Većina onoga što znamo o bakterijskoj kolonizaciji crijeva dolazi iz studija s patogenim bakterijama u visoko umjetnim laboratorijskim modelima ili kontekstima bolesti. Standardni eksperimentalni modeli, koji se usredotočuju na infekcije patogenim bakterijama i kontinuirano liječenje antibioticima, nisu otkrili horizontalni prijenos gena (HGT) koji pokreće fag i sugeriraju da se bakterije koje koloniziraju crijeva razvijaju uglavnom akumulacijom mutacija. U iznenađujućem otkriću, rad istraživača IGC -a sada pokazuje da HGT, ne mutacije, je prvi evolucijski mehanizam koji pokreće tempo i ishod evolucije bakterija u zdravim crijevima.

Escherichia coli čest je kolonizator ljudskog crijeva, kao i potencijalni patogen. Na ishod kolonizacije uvelike utječu različite brzine i načini evolucije ove oportunističke bakterije. E coli mogu se razviti kroz mutacije, koje potom nasljeđuju stanice kćeri, ili kroz proces rekombinacije, odnosno bakterijski spol, u kojem se genetski materijal dijeli između nepovezanih pojedinaca. U mišjem i ljudskom crijevu, ovaj prijenos genetskog materijala uključuje umjerene bakteriofage (fage), virusi koji inficiraju bakterije i integriraju se u bakterijski kromosom kao profagi, proces koji se naziva lizogenija. Profagi se kasnije mogu izvući (i njihove genetske informacije) iz bakterijske DNA i inficirati druge bakterije u crijevnom mikrobiomu.

Nelson Frazão, postdoktorski istraživač u laboratoriju Isabel Gordo i mlađi autor studije, kaže:"fagi koji su često klasificirani kao sebične čestice otkrivaju svoju altruističku stranu u crijevima, pružajući metaboličku prednost svom bakterijskom domaćinu za osvajanje i kolonizaciju crijeva ". Fag genetski materijal koji se prenosi omogućuje bakterijama pristup određenim izvorima ugljika prisutnim u crijevima, što pruža fitnes prednost bakterijama napadačima koji nose fage (lizogene).

Utvrdili smo da se klasični evolucijski model ne primjenjuje, i zapravo horizontalni prijenos gena uvelike nadjačava doprinos evolucije akumulacijom mutacija u crijevima zdravog miša. "

Isabel Gordo, istraživač

"Ovim djelom, sada bolje razumijemo kako evolucija funkcionira normalno, zdravi domaćini ", kaže Nelson Frazão, mlađi autor publikacije.

• Slanje podsjetnika i tekstualnih uputa povećava stopu kolonoskopija
• Istraživački tim razvija indeks temeljen na mikrobiomima za procjenu zdravlja kože