Tutkimus valaisee molekyylimekanismeja, joiden avulla bakteerit voivat kilpailla ja luoda symbioosia

Yritämme ymmärtää, miten bakteerit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa eläin-mikrobi-symbioosin yhteydessä. Monien näiden symbioosien kanssa isäntäkudoksen pinnasta tulee ekosysteemi, jossa eri lajien ja bakteerikantojen solut ovat vuorovaikutuksessa ja kilpailevat resursseista. Tiesimme, että joillakin näistä bakteerikannoista on kyky hyökätä ja tappaa muita kantoja, mutta emme tienneet, miten tätä mekanismia säännellään geneettisesti. "

Tim Miyashiro, biokemian ja molekyylibiologian apulaisprofessori Penn Stateissa ja tutkimusryhmän johtaja

Kun havaijilainen bobtail -kalmari kuoriutuu, ympäröivän ympäristön bioluminesoivat bakteerit alkavat asuttaa pieniä syvennyksiä, joita kutsutaan krypteiksi kalmarin valoelimessä. Bakteerit löytävät suojan ja ravinteikkaan ympäristön kryptoista, jossa he tuottavat sinistä hehkua, jonka tutkijat uskovat auttavan peittämään öiset kalmarit alla olevista saalistajista. Jotkut tämän bakteerin kannat, Vibrio fischeri, Käytä neulan kaltaista mekanismia, joka tunnetaan tyypin VI eritysjärjestelmänä (T6SS) ruiskuttaakseen toksiineja lähellä oleviin bakteerisoluihin ja tappaa ne. Kannat, jotka käyttävät T6SS:ää, tappavat alttiita bakteerikantoja kryptaan, kun taas ne, joilla ei ole T6SS:ää, voivat elää yhdessä muiden kantojen kanssa.

"Tyypin VI järjestelmä löytyy monista eri bakteereista, "sanoi Kirsten R. Guckes, Penn State -yliopiston tutkija ja paperin ensimmäinen kirjoittaja. "Sen uskottiin alun perin vaikuttavan ensisijaisesti patogeenisten bakteerien virulenssiin. Esimerkiksi Vibrio cholerae, bakteerit, jotka aiheuttavat koleraa, käyttää sitä. Mutta, Tiedämme nyt, että hyödylliset bakteerit, kuten V. fischeri, käytä myös T6SS:ää muiden bakteerien tappamiseen. Koska T6SS:n uskotaan olevan energisesti kallista bakteerien tuottamiselle, ja tämä voi häiritä bakteerien kykyä menestyä ja tuottaa bioluminesenssia, ymmärrys siitä, miten järjestelmän komponentteja säännellään, auttaa meitä selittämään isäntä-symbiontisuhteen ja tekijät, jotka edistävät symbioosin syntymistä. "

T6SS:n keskeinen rakenneosa on Hcp, koodattu kahdella toiminnallisesti redundantilla geenillä. Tutkimusryhmä osoitti, että Hcp:n ilmentyminen riippuu kahdesta tekijästä:vaihtoehtoisesta sigmakerroimesta σ54 ja bakteerin tehostajasta sitovasta proteiinista VasH. Lisäksi, he osoittivat, että VasH, jota bakteerit tarvitsevat tappamaan muita soluja, säätelee Hcp:n ilmentymistä isännässä, mikä viittaa siihen, että T6SS:n ilmentymistä säännellään symbioosin aikana.

"Tieto siitä, että isännän ympäristö voi stimuloida tyypin VI järjestelmää, viittaa siihen, että järjestelmä on integroitu kehitysohjelmaan, jota bakteerit käyttävät aloittaessaan symbioosin kalmarin kanssa, "sanoi Miyashiro." Niin, näyttää siltä, ​​että järjestelmä on tärkeä symbioosin luomiseksi, onko muita kilpailevia bakteereja läsnä. Lisäksi, voimme soveltaa oppimaamme tässä suhteellisen yksinkertaisessa isäntä-symbiontisuhteessa monimutkaisempiin mikrobiomeihin, kuten ihmisen suolistossa ja ihollamme. "

• Rotavirusrokotukset eivät liity tyypin 1 diabeteksen riskiin
• Suolistobakteerit voivat lisätä syövän immunoterapian tehokkuutta,