Ученые визуализировали, как бактерии общаются друг с другом
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего с помощью масс-спектрометрии с визуализацией разработали инструменты, которые позволят ученым наблюдать, как взаимодействуют разные популяции клеток. Их работа показывает, как бактерии «разговаривают» друг с другом. Это понимание может привести к новым терапевтическим открытиям для лечения болезней от рака до диабета и аллергий.
В статье, опубликованной 8 ноября в журнале Nature Chemical Biology, Питер К. Доррестейн, PhD, и его коллеги описывают подход, позволяющий увидеть, как бактерии взаимодействуют друг с другом в лабораторных условиях. Команда использовала технологию MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight) масс-спектрометрии с визуализацией для «перевода» языка бактерий.
Раньше ученые рассматривали микробные взаимодействия, например сигнализацию, с точки зрения одного, преобладающего химического процесса. Однако один вид бактерий способен производить множество биологически активных соединений, влияющих на соседние организмы. Новый подход позволил исследователям наблюдать эффекты множества микробных сигналов при межвидовом взаимодействии. Выяснилось, что химические «разговоры» между бактериями включают множество одновременно работающих сигналов.
«Ученые обычно изучают метаболический обмен бактерий, например пенициллин, по одной молекуле за раз, — сказал Доррестейн. — На самом деле такой обмен у микробов гораздо сложнее и может включать 10, 20 или даже 50 молекул одновременно. Теперь мы можем уловить эту сложность».
Исследователи полагают, что этот инструмент позволит создать «бактериальный словарь» для перевода исходящих сигналов.
«Наша способность переводить метаболический выход микробов становится все важнее, поскольку они превосходят по численности другие клетки нашего тела в соотношении 10 к 1, — пояснил Доррестейн. — Мы хотим понять, как эти бактерии взаимодействуют с нашими клетками. Это мощный инструмент, который в конечном итоге может помочь в понимании этих взаимодействий».
Для общения бактерии выделяют молекулы, которые говорят другим микробам, по сути: «Я раздражен, перестань расти», «Мне нужно больше питательных веществ» или «Подойди ближе, я могу снабдить тебя питательными веществами». Другие выделяемые молекулы могут отключать защитные механизмы организма. Команда в настоящее время картирует сотни таких бактериальных взаимодействий. Они надеются, что этот подход также позволит им в будущем расшифровать эти опосредованные бактериями механизмы.
По словам Доррестейна, понимание того, как клетки микроорганизмов общаются друг с другом, будет способствовать открытию новых методов терапии. Например, знание того, как микробы взаимодействуют с иммунными клетками человека, может привести к открытию новых модуляторов иммунной системы, а понимание того, как эти молекулы контролируют рост бактерий, — к новым противомикробным средствам. Оба направления активно исследуются в его лаборатории.
Источник: University of California - San Diego