Учёные охарактеризовали ранее неизвестные реакции в кишечнике
Человек не может переваривать сложные углеводы — это делают бактерии в толстом кишечнике. Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили новую группу вирусов, атакующих эти бактерии.
Вирусы и способ, которым они избегают контратаки со стороны бактерий-хозяев, описаны в новой статье в журнале Cell Reports.
Бактерии рода Bacteroides могут составлять до 60% всех бактерий в толстом кишечнике человека и играют ключевую роль в получении энергии. Без них нам было бы трудно переваривать хлеб, бобы, овощи и другую пищу. Учитывая их важность, удивительно, как мало известно о вирусах, поражающих Bacteroides.
«Это в значительной степени неисследованная территория», — заявил микробиолог Патрик Дегнан, руководивший исследованием.
Чтобы найти вирус, атакующий Bacteroides, команда Дегнана проанализировала коллекцию бактериальных геномов, где вирусы могут скрываться в течение многих поколений, пока что-то не заставит их реплицироваться, атаковать и покинуть хозяина. Однако со временем в вирусе могут накопиться мутации, мешающие ему вырваться.
Анализируя геном Bacteroides vulgatus, команда обнаружила ДНК вируса, названного BV01. Но определить, способен ли вирус покинуть хозяина или заразить его снова, оказалось сложно.
«Мы перепробовали все возможные методы в лаборатории. Ничего не работало, пока мы не начали эксперименты с безмикробными мышами. Тогда вирус активировался», — пояснил Дегнан.
Это стало возможным благодаря сотрудничеству с микробиологом Анселом Хсиао. Результат предполагает, что условия в кишечнике млекопитающих служат триггером для активности BV01, что подчёркивает важность как in vitro, так и in vivo экспериментов.
Исследуя косвенное влияние этого вируса на человека, учёные установили, что заражение BV01 нарушает нормальное поведение клетки-хозяина.
«После инфицирования изменяется экспрессия более 100 генов», — отметил Дегнан.
Особо выделились два изменённых гена, ответственных за деактивацию желчных кислот, токсичных для микробов. Авторы предполагают, что это может не только изменить чувствительность бактерий к желчным кислотам, но и повлиять на их способность заражаться другими вирусами.
«Этот вирус может изменить метаболизм этих ключевых для нашего собственного метаболизма бактерий в кишечнике человека», — сказал Дегнан.
Хотя полные последствия заражения BV01 ещё не известны, учёные считают, что вирусы, меняющие количество и активность кишечных бактерий, влияют на здоровье и болезни человека. Одно из направлений будущих исследований — влияние диеты на BV01 и подобные вирусы, поскольку определённые продукты могут вызывать выделение большего количества желчи.
Дегнан также отмечает, что BV01 — лишь один из группы вирусов, функционирующих схожим образом, которую команда идентифицировала. Группа названа Salyersviridae в честь микробиолога Абигейл Сейлерс, чьи работы о кишечных бактериях продвинули науку об антибиотикорезистентности.
Запланированы дальнейшие исследования для понимания биологии этих вирусов.
«Они были у всех на виду, но до сих пор никто не охарактеризовал эту важную группу вирусов, влияющих на содержимое нашего кишечника», — заключил Дегнан.