Die Forschung beleuchtet molekulare Mechanismen, die es Bakterien ermöglichen, zu konkurrieren und eine Symbiose aufzubauen

Es wurden zwei Faktoren identifiziert, die die Expression eines Schlüsselgens kontrollieren, das von Lumineszenzbakterien benötigt wird, um konkurrierende Bakterienzellen abzutöten. Die Entdeckung, die Erkenntnis, der Fund, von Forschern der Penn State, beleuchtet die molekularen Mechanismen, die es verschiedenen Bakterienstämmen ermöglichen, miteinander zu konkurrieren und eine Symbiose im Hawaiianischen Bobtail-Tintenfisch einzugehen. Folglich, die Studium, die online im . erscheint Zeitschrift für Bakteriologie , trägt zu unserem Verständnis bei, wie die Zusammensetzung des Mikrobioms eines Wirts bestimmt wird, und kann auf komplexere Mikrobiome beim Menschen anwendbar sein.

Wir versuchen zu verstehen, wie Bakterien im Rahmen einer Tier-Mikroben-Symbiose miteinander interagieren. Bei vielen dieser Symbiosen Die Oberfläche des Wirtsgewebes wird zu einem Ökosystem, in dem die Zellen verschiedener Bakterienarten und Bakterienstämme interagieren und um Ressourcen konkurrieren. Wir wussten, dass einige dieser Bakterienstämme die Fähigkeit haben, andere Stämme anzugreifen und abzutöten. aber wir wussten nicht, wie dieser Mechanismus genetisch reguliert wird."

Tim Miyashiro, Assistenzprofessor für Biochemie und Molekularbiologie an der Penn State und Leiter des Forschungsteams

Wenn ein hawaiianischer Bobtail-Tintenfisch schlüpft, biolumineszierende Bakterien in der Umgebung beginnen, winzige Vertiefungen, die Krypten genannt werden, im Lichtorgan des Tintenfisches zu besiedeln. Die Bakterien finden in den Krypten Unterschlupf und eine nährstoffreiche Umgebung, wo sie ein blaues Leuchten erzeugen, von dem Forscher glauben, dass es dazu beiträgt, die nachtaktiven Tintenfische vor Raubtieren unten zu verbergen. Einige Stämme dieser Bakterien, Vibrio Fischeri, verwenden einen nadelartigen Mechanismus, der als Sekretionssystem vom Typ VI (T6SS) bekannt ist, um Toxine in nahegelegene Bakterienzellen zu injizieren und diese abzutöten. Stämme, die T6SS verwenden, töten anfällige Bakterienstämme in einer Krypta. während diejenigen ohne T6SS mit anderen Stämmen zusammenleben können.

"Das Typ VI-System kommt in vielen verschiedenen Bakterien vor, " sagte Kirsten R. Guckes, ein Postdoktorand an der Penn State und Erstautor des Papiers. „Ursprünglich wurde angenommen, dass es in erster Linie zur Virulenz von pathogenen Bakterien beiträgt. Zum Beispiel Vibrio cholerae, die Bakterien, die Cholera verursachen, nutzt es. Aber, Wir wissen jetzt, dass nützliche Bakterien, wie V. fischeri, Verwenden Sie T6SS auch, um andere Bakterien abzutöten. Da die Produktion von T6SS für die Bakterien energetisch teuer ist, und dies könnte die Fähigkeit der Bakterien beeinträchtigen, zu gedeihen und Biolumineszenz zu produzieren, zu verstehen, wie die Komponenten des Systems reguliert werden, wird uns helfen, die Wirt-Symbionten-Beziehung und die Faktoren zu erklären, die zur Bildung einer Symbiose beitragen."

Eine wichtige strukturelle Komponente von T6SS ist Hcp, von zwei funktionell redundanten Genen kodiert. Das Forscherteam zeigte, dass die Expression von Hcp von zwei Faktoren abhängt:dem alternativen Sigmafaktor σ54 und dem bakteriellen Enhancer-Bindungsprotein VasH. Zusätzlich, sie zeigten, dass VasH, die benötigt wird, damit die Bakterien andere Zellen abtöten, reguliert die Hcp-Expression im Wirt, was darauf hindeutet, dass die Expression von T6SS während der Symbiose reguliert wird.

„Das Wissen, dass die Umgebung des Wirts das Typ-VI-System stimulieren kann, legt nahe, dass das System in das Entwicklungsprogramm integriert wurde, das die Bakterien verwenden, wenn sie eine Symbiose mit dem Tintenfisch eingehen. " sagte Miyashiro. "Also, es scheint, dass das System wichtig für den Aufbau von Symbiose ist, ob andere konkurrierende Bakterien vorhanden sind oder nicht. Zusätzlich, Wir können das, was wir in dieser relativ einfachen Wirt-Symbionten-Beziehung lernen, auf komplexere Mikrobiome anwenden, wie sie im menschlichen Darm und auf unserer Haut vorkommen."

• Rotavirus-Impfung nicht mit Typ-1-Diabetes mellitus-Risiko verbunden
• Darmbakterien können die Wirksamkeit der Krebsimmuntherapie steigern,