Кишечная колонизация комаров контролируется системой кворум-сенсинга через агрегацию, опосредованную OMV

Исследователи из Центра передового опыта в области молекулярных наук о растениях Китайской академии наук под руководством профессора Ван Сибао выяснили, что активируемый кворум-сенсингом метаболизм фенилаланина стимулирует биогенез наружных мембранных везикул (OMV), что усиливает колонизационную резистентность комменсальной микрофлоры к Plasmodium в кишечнике комара. Исследование опубликовано в Cell Host & Microbe.

Кишечная микробиота находится в симбиотических отношениях с хозяином и играет ключевую роль в поддержании его здоровья. Механизмы адаптации и колонизации самой микробиоты оставались неизвестными.

Комары питаются кровью, а её переваривание вызывает гиперокислительный стресс у кишечной микробиоты. Учёные обнаружили, что комменсальные бактерии Serratia образуют агрегаты, похожие на биоплёнку, в средней кишке комаров после кровяной муки. Эти высокоупорядоченные агрегаты формируются с помощью OMV.

Биогенез OMV контролируется системой кворум-сенсинга (QS) на основе ацил-гомосеринлактонов (AHL), состоящей из синтетазы SueI и рецептора SueR. С помощью масс-спектрометрии было установлено, что SueI синтезирует сигнальную молекулу QS N-гексаноил-гомосеринлактон (C6-HSL), которая стимулирует биогенез OMV и способствует колонизации кишечника.

Сравнительный транскриптомный анализ показал, что как обработка C6-HSL, так и делеция SueR приводят к одинаковой перестройке метаболических сигнальных путей, включая активацию ключевого кассетного гена фенилаланина.

SueR связывается с промотором этой кассеты, подавляя её активацию. Связывание C6-HSL с SueR снимает это репрессию, что приводит к активации кассеты. Эта кассета отвечает за превращение фенилаланина в ацетил-КоА и АТФ, которые служат движущей силой для активного биогенеза OMV.

Таким образом, QS запускает активацию метаболизма фенилаланина, что стимулирует биогенез OMV у Serratia в кишечнике. Эти OMV способствуют формированию бактериальных агрегатов и облегчают колонизацию кишечника.

Малярия остаётся одним из самых смертоносных инфекционных заболеваний в мире. Перспективной стратегией блокирования передачи малярии является заселение комаров бактериями, подавляющими Plasmodium (паратрансгенез или стратегия блокирования передачи на основе симбионтов).

Успех этой стратегии зависит от эффективной колонизации кишечника комара антипатогенными бактериями в большом количестве. Поэтому важно найти способы улучшить адаптацию таких бактерий к суровой среде кишечника кровососущего комара.

Это исследование показало, что обработка комаров экологически безопасной молекулой C6-HSL способствует колонизации кишечника бактерией Serratia, блокирующей Plasmodium, и одновременно усиливает её эффективность в блокировании передачи паразита. Предполагается, что молекулы QS можно рассматривать для использования на противомоскитных сетках или для внутридомового распыления, чтобы усилить колонизацию кишечника комаров антипаразитарными бактериями. Это открывает новые возможности для совершенствования стратегий контроля трансмиссивных заболеваний на основе симбионтов.