Как полезные кишечные бактерии оптимизируют колонизацию хозяина и образование биопленок

Ученые из Научного парка Нориджа обнаружили ключевой механизм, с помощью которого кишечные бактерии колонизируют и прикрепляются к своим специфическим хозяевам.

Это открытие может привести к созданию новых, улучшенных пробиотиков с оптимизированной способностью колонизировать наш кишечник и бороться с инфекциями, формируя прочные ассоциации с хозяином в виде биопленок. Оно также углубляет понимание того, как обширное сообщество микробов в нашем кишечнике, известное как микробиота, устанавливает прочные и специфические отношения с хозяином, способствующие поддержанию здоровья.

Новое исследование основано на предыдущей работе группы доктора Натали Жюж в Институте Квадрам. Исследователи из группы Жюж, финансируемые Советом по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук, используют бактерии Lactobacillus reuteri — обычного представителя кишечной микробиоты многих животных — в качестве модели для изучения того, как комменсальные кишечные бактерии адаптируются к своему организму-хозяину.

Ранее они идентифицировали ключевой белок, который бактерии используют для прикрепления к поверхностям кишечника. Известный как SRRP (Serine Rich Repeat Protein), этот класс адгезивных белков или адгезинов был идентифицирован как участвующий в инфекции и образовании биопленок у болезнетворных бактерий. Биопленки образуются, когда группы микробов собираются вместе на поверхности. Исследователи ранее обнаружили, что SRRP также продуцируется непатогенными видами, такими как лактобациллы, где они жизненно важны для образования биопленок в кишечнике мышей.

В этом новом совместном исследовании с Университетом Восточной Англии, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда получила структурную и биохимическую информацию о том, как этот адгезин связывается с хозяином, и выявила уникальные особенности в области, используемой для связывания. Определив структуру этих особенностей и проведя компьютерное моделирование, команда смогла показать, что область связывания претерпевает изменение своей конформации в зависимости от pH. Это влияет на ее способность связываться с различными компонентами в кишечнике.

Поскольку pH в кишечнике меняется по мере продвижения по системе и вглубь слизистого слоя, выстилающего кишечник, это может быть частью механизма, используемого бактериями для адаптации к своей среде в кишечнике.

Выявив ключевую роль этой особенности в определении ассоциации этих полезных бактерий с кишечником, исследователи теперь могут использовать эти знания в качестве новой стратегии для борьбы с биопленками патогенов и для разработки пробиотиков, хорошо адаптированных к своему хозяину, где их преимущества могут быть реализованы в полной мере.