Бактериальные патогены растений используют элементы фагов для борьбы с конкурентами

Новое исследование под руководством Университета Юты и Университетского колледжа Лондона (UCL) показало, что бактериальные патогены растений могут перепрофилировать элементы собственных бактериофагов (фагов) для уничтожения конкурирующих микробов.

Исследование под названием "A phage tail–like bacteriocin suppresses competitors in metapopulations of pathogenic bacteria" опубликовано в Science.

Неожиданное открытие

Первоначально лаборатория Талии Карасов изучала, почему один штамм бактериального патогена Pseudomonas viridiflava доминирует на сельскохозяйственных землях, но не в дикой природе. Учёные предположили, что фаги могут сдерживать распространение отдельных линий бактерий.

"Мы искали в геномах фаги, которые их заражают. Но интересным оказался не фаг. Бактерии взяли фаг и перепрофилировали его для войны с другими бактериями, теперь используя для убийства конкурентов", — пояснила Талия Карасов.

Механизм бактериальной войны

Патоген захватывает элементы фагов в форме неспособных к саморепликации кластеров — тайлоцинов. Эти структуры проникают через внешние мембраны других бактерий и убивают их.

Эволюционная гонка вооружений в истории

Лаборатории Карасов и Эрнана Бурбано (UCL) проанализировали геномы современных и исторических патогенов, чтобы понять эволюцию этого механизма. Бурбано использовал гербарные образцы Arabidopsis thaliana из юго-западной Германии, собранные за последние 200 лет.

"Мы обнаружили, что все исторические тайлоцины присутствуют в нашей современной выборке. Это говорит о том, что эволюция сохранила разнообразие вариантов тайлоцинов на протяжении столетия", — отметил Бурбано.

Потенциал для медицины

Ведущий автор Талия Бэкман предполагает, что тайлоцины могут помочь в решении надвигающегося кризиса устойчивости к антибиотикам.

"Тайлоцины обладают потенциалом в качестве новых противомикробных средств. Их специфичность выше, чем у большинства современных антибиотиков — они убивают лишь несколько конкретных штаммов бактерий", — сказала Бэкман.

"Это фундаментальное исследование, ещё не готовое для применения. Но специфичность тайлоцинов — это способ, с помощью которого можно представить себе более тонко настроенные методы лечения", — заключила Карасов.

В исследовании также участвовали Институт биологии Макса Планка, Университет Джорджии, Нью-Йоркский университет и Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли.