Расшифрованы новые механизмы подвижности бактерий и передачи ДНК между ними
Бактерии постоянно перемещаются с помощью органов подвижности — жгутиков или пилей — для колонизации новых ниш. Они также могут обмениваться информацией, «общаясь друг с другом», и приобретать новые способности через обмен генетическим материалом (ДНК).
Эти органы подвижности играют важную роль в поглощении ДНК для обмена генетической информацией между разными бактериями, обеспечивая так называемую геномную пластичность. Таким образом, они вносят вклад в патогенность бактерий, колонизацию хозяев, формирование биоплёнок и распространение устойчивости к антибиотикам.
В совместных исследованиях учёные из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU), Тюбингенского университета, а также университетов Гиссена, Фрайбурга, Института биологии Макса Планка в Тюбингене, Национальных институтов здоровья США и Медицинской школы Нью-Джерси открыли новое семейство сигнальных белков. Оно широко распространено в бактериальном царстве и участвует в регуляции механизмов подвижности и поглощения ДНК.
Результаты опубликованы в двух статьях в журналах Cell Discovery и Proceedings of the National Academy of Sciences.
В этих работах исследовательская группа под руководством профессора доктора Халеда Селима (Институт фотогетеротрофной микробиологии HHU и кластер передового опыта CMFI в Тюбингене) показала, что молекулы вторичных мессенджеров (c-di-GMP и c-di-AMP) вместе с недавно открытым рецепторным белком ComFB регулируют как подвижность бактерий, так и поглощение ДНК, потенциально влияя на патогенность.
Аспирант Шерихан Самир, первый автор обеих публикаций, заявил: «Способность различных белков ComFB из разных бактерий связывать и точно интегрировать сигнал(ы) подвижности/поглощения ДНК опосредована вторичными мессенджерами — динуклеотидами (c-di-GMP и c-di-AMP)».
Эти характеристики были обнаружены у цианобактерий, Bacillus subtilis и Vibrio cholerae — возбудителя холеры.
Профессор Селим пояснил: «c-di-AMP относится к относительно новому классу циклических динуклеотидных вторичных мессенджеров, чьи клеточные функции ещё не до конца понятны. В наших исследованиях мы показываем, что белки ComFB чувствительны к c-di-AMP, а также к c-di-GMP, и необходимы для регуляции естественной компетентности и подвительности бактерий».
Термин «естественная компетентность» описывает способность бактериальных клеток поглощать молекулы ДНК и интегрировать их в собственный геном для обмена генетической информацией. Этот процесс, например, в значительной степени способствует распространению устойчивости к антибиотикам от изначально немногих бактерий на целые популяции, в том числе преодолевая видовые границы.
Пока неясно, какие ещё группы бактерий, помимо изученных, используют этот механизм. «Если патогенные бактерии, имеющие клиническое значение, также его используют, это может открыть путь к новым стратегиям борьбы с мультирезистентными бактериями», — отметил Селим.