Forskere opdager en afgørende rolle for bakteriel sex i udviklingen af ​​pattedyrsmikrobiom

I en pionerundersøgelse nu offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Science - USA, forskergruppen ledet af Isabel Gordo, fra Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugal), i samarbejde med forsker Michael Lässig fra Köln Universitet (Tyskland), brugte raske mus til at studere tarmkolonisering i realtid og opdagede en afgørende rolle for bakteriel sex i udviklingen af ​​pattedyrsmikrobiomet. Denne opdagelse udgør et paradigmeskift og åbner muligheden for at designe fagmålrettede terapier, der er i stand til at håndtere følgerne af infektion og brug af antibiotika, samt antibiotikaresistente bakterier.

Det meste af det, vi ved om bakteriekolonisering af tarmen, stammer fra undersøgelser med patogene bakterier i meget kunstige laboratoriemodeller eller sygdomskontekster. Standard eksperimentelle modeller, som fokuserer på infektioner med patogene bakterier og kontinuerlig antibiotikabehandling, ikke har opdaget fagdrevet horisontal genoverførsel (HGT) og tyder på, at bakterier, der koloniserer tarmen, hovedsageligt udvikler sig gennem akkumulering af mutationer. I et overraskende fund, IGC -forskernes arbejde viser nu, at HGT, ikke mutationer, er den første evolutionære mekanisme, der driver tempoet og resultatet af bakteriel udvikling i en sund tarm.

Escherichia coli er en almindelig kolonisator af den menneskelige tarm samt et potentielt patogen. Koloniseringsresultatet er stærkt påvirket af forskellige hastigheder og udviklingsmåder for denne opportunistiske bakterie. E coli kan udvikle sig gennem mutationer, som derefter arves af datterceller, eller gennem en rekombinationsproces, dvs. bakteriel sex, hvor genetisk materiale deles mellem ikke -beslægtede individer. I musen og menneskets tarm, denne overførsel af genetisk materiale involverer tempererede bakteriofager (fager), vira, der inficerer bakterier og integreres i bakteriekromosomet som profager, en proces kaldet lysogeni. Profeter kan senere udrydde sig selv (og deres genetiske information) fra det bakterielle DNA og inficere andre bakterier i tarmmikrobiomet.

Nelson Frazão, en postdoktoral forsker i Isabel Gordos laboratorium og juniorforfatter af undersøgelsen, siger:"fager, der ofte er klassificeret som egoistiske partikler, afslører deres altruistiske side i tarmen, tilvejebringe en metabolisk fordel for deres bakterielle vært for at erobre og kolonisere tarmen ". Faggenetisk materiale, der overføres, gør det muligt for bakterier at få adgang til specifikke kulkilder, der er til stede i tarmen, hvilket giver en fitnessfordel til fagbærende (lysogene) invaderende bakterier.

Vi fandt ud af, at den klassiske evolutionsmodel ikke gælder, og faktisk tilsidesætter horisontal genoverførsel i høj grad evolutionens bidrag gennem akkumulering af mutationer i tarmen hos en rask mus. "

Isabel Gordo, efterforsker

"Med dette arbejde, vi forstår nu bedre, hvordan evolution fungerer normalt, raske værter ", siger Nelson Frazão, junior forfatter til publikationen.

• At sende påmindelser og tekstinstruktioner øger koloskopier
• Forskerteam udvikler mikrobiombaseret indeks til vurdering af hudens sundhed