Výskum vrhá svetlo na molekulárne mechanizmy, ktoré umožňujú baktériám súťažiť a nastoliť symbiózu

Identifikovali sa dva faktory, ktoré riadia expresiu kľúčového génu vyžadovaného luminiscenčnými baktériami na usmrtenie konkurenčných bakteriálnych buniek. Zistenie, vedci z Penn State, vrhá svetlo na molekulárne mechanizmy, ktoré umožňujú rôznym kmeňom baktérií súťažiť a nastoliť symbiózu v chobotnici havajského bobtail. Následne štúdium, ktorý sa zobrazuje online v Journal of Bacteriology , dopĺňa naše chápanie toho, ako sa určuje zloženie mikrobiómu hostiteľa, a môžu byť použiteľné pre zložitejšie mikrobiómy u ľudí.

Snažíme sa porozumieť tomu, ako medzi sebou baktérie interagujú v kontexte symbiózy zvierat a mikróbov. Pri mnohých z týchto symbióz povrch hostiteľského tkaniva sa stáva ekosystémom, kde bunky rôznych druhov a kmeňov baktérií interagujú a súťažia o zdroje. Vedeli sme, že niektoré z týchto bakteriálnych kmeňov majú schopnosť útočiť a zabíjať ostatné kmene, ale nevedeli sme, ako je tento mechanizmus regulovaný geneticky. “

Tim Miyashiro, odborný asistent biochémie a molekulárnej biológie v štáte Penn State a vedúci výskumného tímu

Keď sa vyliahne havajská chobotnica bobtail, bioluminiscenčné baktérie v okolitom prostredí začnú kolonizovať drobné priehlbiny nazývané krypty vo svetelnom orgáne chobotnice. Baktérie nachádzajú v kryptách úkryt a prostredie bohaté na živiny, kde produkujú modrú žiaru, o ktorej sa vedci domnievajú, že pomáha skryť nočné chobotnice pred predátormi nižšie. Niektoré kmene týchto baktérií, Vibrio fischeri, používajú ihlovitý mechanizmus známy ako sekrečný systém typu VI (T6SS) na vstrekovanie toxínov do a zabíjanie blízkych bakteriálnych buniek. Kmene, ktoré používajú T6SS, budú zabíjať citlivé bakteriálne kmene v krypte, zatiaľ čo tí bez T6SS môžu žiť spolu s inými kmeňmi.

"Systém typu VI sa nachádza v mnohých rôznych baktériách, "povedala Kirsten R. Guckes, postdoktorandský výskumník v štáte Penn State a prvý autor príspevku. „Pôvodne sa predpokladalo, že primárne prispieva k virulencii patogénnych baktérií. Napríklad Vibrio cholerae, baktérie, ktoré spôsobujú choleru, používa to. Ale, Teraz vieme, že prospešné baktérie, ako V. fischeri, tiež použite T6SS na ničenie iných baktérií. Pretože sa predpokladá, že T6SS je na výrobu baktérií energeticky drahý, mohlo by to narušiť schopnosť baktérií prospievať a vytvárať bioluminiscenciu, Pochopenie toho, ako sú komponenty systému regulované, nám pomôže vysvetliť vzťah hostiteľ-symbiont a faktory, ktoré prispievajú k vytvoreniu symbiózy. "

Kľúčovou štrukturálnou súčasťou T6SS je Hcp, kódované dvoma funkčne nadbytočnými génmi. Výskumný tím ukázal, že expresia Hcp je závislá na dvoch faktoroch:alternatívnom sigma faktore σ54 a väzbovom proteíne vazH bakteriálneho zosilňovača. Navyše, ukázali, že VasH, ktorý je potrebný na to, aby baktérie zabíjali ostatné bunky, reguluje expresiu Hcp v hostiteľovi, čo naznačuje, že expresia T6SS je regulovaná počas symbiózy.

„Vedomie, že prostredie hostiteľa môže stimulovať systém typu VI, naznačuje, že systém bol integrovaný do vývojového programu, ktorý baktérie používajú, keď zahájia symbiózu s chobotnicou, "povedal Miyashiro." Takže, zdá sa, že systém je dôležitý pre vytvorenie symbiózy, či sú alebo nie sú prítomné iné konkurenčné baktérie. Navyše, to, čo sa učíme, môžeme uplatniť v tomto relatívne jednoduchom vzťahu hostiteľ-symbiont na zložitejšie mikrobiómy, ako sú tie, ktoré sa nachádzajú v ľudskom čreve a na našej koži. “

• Očkovanie proti rotavírusom nesúvisí s rizikom diabetes mellitus 1. typu
• Črevné baktérie môžu zvýšiť účinnosť protirakovinovej imunoterapie,