Бактерии «взломали» систему безопасности своих соседей по микробиому

В борьбе друг против друга кишечные бактерии используют уникальные комбинации токсинов, от которых сами защищены, но некоторые из них способны «взломать» такую защиту. Исследование, опубликованное в журнале Nature, демонстрирует, что для выживания их конкурентам приходится подбирать соответствующие комбинации нейтрализующих генов.

Конкуренция бактерий в густонаселенных местах обитания вроде кишечника млекопитающих очень высока. Чтобы «давить» соседей, бактерии используют системы токсинов. Система секреции шестого типа (T6SS) — одна из таких. С ее помощью грамотрицательные «коренные» бактерии выделяют токсины, нацеленные против окружающих клеток. Сами они при этом не страдают, — их безопасность обеспечивают гены иммунитета. Белковые продукты этих генов связываются с токсинами и нейтрализуют их.

Бенджамину Россу (Benjamin Ross) и его коллегам из Университета Вашингтона удалось зафиксировать «взлом» этой системы безопасности. Проверив 553 образца метагеномов они обнаружили, что гены иммунитета, характерные для бактерии Bacteroides fragilis — типичного представителя кишечной микробиоты — встречаются в некоторых образцах гораздо чаще, чем другие гены этой бактерии. Более того, они нашлись в образцах, в которых этой бактерии вообще не было.

Зато в этих образцах были другие бактерии рода Bacteroides и количество секвенированных генов иммунитета отлично коррелировало с количеством их маркерных генов в образцах. Исследователи предположили, что они «украли» у B. fragilis ее гены, потому что их наличие давало существенное преимущество для выживания.

Чтобы это доказать, ученые организовали соревновательный эксперимент, в котором за ограниченные ресурсы боролись B. fragilis и «взломщики». Подсчет в конце эксперимента продемонстрировал, что порча сворованных генов иммунитета может уменьшить приспособленность взломщиков. Обратный опыт, в котором кишечной палочке исследователи «подарили» плазмиду с генами иммунитета, тоже подтвердил их пользу при совместной культивации с B. fragilis. Результаты этого исследования могут объяснять плохую приживаемость новых бактерий в уже устоявшемся кишечном сообществе.

Бактерии рода Bacteroides были недавно были замечены за полезным занятием. Выяснилось, что их ферменты могут ликвидировать негативные последствия питания красным мясом. Они высвобождают из него канцерогенный компонент и помогают его утилизировать без вреда для человека.

https://nplus1.ru/