Учёные нашли «главный выключатель» для активации «молчащих» кластеров генов

Бактерии — источник многих жизненно важных антибиотиков и противораковых препаратов. Однако эти соединения представляют лишь малую часть их потенциала. Исследователи нашли способ «включить» этот потенциал полностью.

Природные соединения синтезируются участками бактериального генома — биосинтетическими кластерами генов (БКГ). Большинство этих кластеров «молчит», то есть не производит соединений, но они являются перспективной мишенью для поиска новых лекарств. Ранее учёные фокусировались на отдельных кластерах, но специалисты из Принстонского университета обнаружили глобальный регулятор в бактерии-модели Burkholderia thailandensis, который «включает» множество молчащих кластеров одновременно.

Изучая регуляцию биосинтеза природных соединений, команда обнаружила, что транскрипционный регулятор типа LysR под названием scmR выступает в роли глобального «привратника» для экспрессии кластеров генов. Они продемонстрировали его подавляющую функцию, удалив ген scmR из генома бактерии. В результате 13 из 20 БКГ B. thailandensis активировались и начали производить новые соединения.

Один из активированных кластеров стал производить малеилактон — соединение, токсичное для червей. Для проверки его эффективности и способности мутанта (без scmR) к его перепроизводству, червей инкубировали с мутантом на агаровых пластинах. Черви погибали в течение 30 минут после воздействия.

Команда не только обнаружила глобальный регулятор, но и выяснила, как он работает. Оказалось, что его подавляющая способность активируется системой кворум-сенсинга (когда бактерии «ощущают» плотность популяции). Это означает, что чем больше клеток присутствует, тем сильнее подавляются кластеры генов.

Исследователи также нашли доказательства участия этого регулятора в других процессах, связанных с кворум-сенсингом, включая вирулентность и образование биоплёнок. Этот регулятор, широко распространённый у Burkholderia, может стать перспективной мишенью для подавления вирулентности у патогенных для человека видов.

В дальнейшем команда планирует создать систему скрининга для поиска других глобальных регуляторов, подавляющих выработку природных соединений. «Выключение таких супрессоров может стать очень привлекательной стратегией в будущем», — отмечают авторы.