Forskning kaster lys over molekylære mekanismer, der gør det muligt for bakterier at konkurrere og etablere symbiose

To faktorer, der styrer ekspressionen af ​​et nøglegen, der kræves af luminescerende bakterier for at dræbe konkurrerende bakterieceller, er blevet identificeret. Fundet, af forskere ved Penn State, kaster lys over de molekylære mekanismer, der gør det muligt for forskellige bakteriestammer at konkurrere og etablere symbiose i den hawaiiske bobtailblæksprutte. Følgelig, Studiet, som vises online i Journal of Bacteriology , tilføjer til vores forståelse af, hvordan sammensætningen af ​​en værts mikrobiom bestemmes, og kan være anvendelig på mere komplekse mikrobiomer hos mennesker.

Vi forsøger at forstå, hvordan bakterier interagerer med hinanden i forbindelse med en symbiose mellem dyr og mikrober. Med mange af disse symbioser, overfladen af ​​værtsvævet bliver et økosystem, hvor cellerne fra forskellige arter og bakteriestammer interagerer og konkurrerer om ressourcer. Vi vidste, at nogle af disse bakteriestammer har kapacitet til at angribe og dræbe andre stammer, men vi vidste ikke, hvordan denne mekanisme er reguleret genetisk. "

Tim Miyashiro, adjunkt i biokemi og molekylærbiologi i Penn State og leder af forskerteamet

Når en hawaiisk bobtail -blæksprutte lukker, bioluminescerende bakterier i det omgivende miljø begynder at kolonisere små fordybninger kaldet krypter i blækspruttens lysorgan. Bakterierne finder ly og et næringsrigt miljø i krypterne, hvor de producerer en blå glød, som forskere mener hjælper med at skjule de natlige blæksprutter fra rovdyr nedenfor. Nogle stammer af denne bakterie, Vibrio fischeri, anvende en nålelignende mekanisme kendt som et type VI-sekretionssystem (T6SS) til at injicere toksiner i og dræbe bakterieceller i nærheden. Stammer, der bruger T6SS, vil dræbe modtagelige bakteriestammer i en krypt, der henviser til, at dem uden T6SS kan bo sammen med andre stammer.

"Type VI -systemet findes i mange forskellige bakterier, "sagde Kirsten R. Guckes, en postdoktor i Penn State og første forfatter til papiret. "Det blev oprindeligt antaget at primært bidrage til virulens af patogene bakterier. F.eks. Vibrio cholerae, bakterier, der forårsager kolera, bruger det. Men, vi ved nu, at gavnlige bakterier, ligesom V. fischeri, også bruge T6SS til at dræbe andre bakterier. Fordi T6SS menes at være energisk dyrt for bakterierne at producere, og det kan forstyrre bakteriernes evne til at trives og producere bioluminescens, At forstå, hvordan systemets komponenter reguleres, vil hjælpe os med at forklare vært-symbiont-forholdet og de faktorer, der bidrager til at etablere symbiose. "

En vigtig strukturel komponent i T6SS er Hcp, kodet af to funktionelt redundante gener. Forskergruppen viste, at ekspressionen af ​​Hcp er afhængig af to faktorer:den alternative sigmafaktor σ54 og det bakterielle forstærkerbindende protein VasH. Derudover de viste, at VasH, som er nødvendig for at bakterierne dræber andre celler, regulerer Hcp -ekspression i værten, tyder på, at udtrykket af T6SS reguleres under symbiose.

"Viden om, at værtsmiljøet kan stimulere type VI -systemet, tyder på, at systemet er blevet integreret i det udviklingsprogram, som bakterierne bruger, når de starter symbiose med blæksprutte, "sagde Miyashiro." Så, det ser ud til, at systemet er vigtigt for etablering af symbiose, om der er andre konkurrerende bakterier til stede. Derudover vi kan anvende det, vi lærer i dette relativt enkle vært-symbiont-forhold, på mere komplekse mikrobiomer som dem, der findes i den menneskelige tarm og på vores hud. "

• Rotavirus -vaccination er ikke forbundet med risiko for type 1 -diabetes mellitus
• Tarmbakterier kan øge effektiviteten af ​​kræftimmunterapi,