Daugelis mirtinų patogenų yra judrūs, tai reiškia, kad jie gali judėti spontaniškai, ir jų gebėjimas užkrėsti yra pagrįstas jų reakcija į įvairius aplinkos ženklus. Pagrindiniai patogenų požymiai yra žarnyne susidariusios molekulės (arba metabolitai). Patogenai skirtingai interpretuoja skirtingus metabolitus ir juos traukia arba atstumia (t. migruoja link jų arba nuo jų).
Metabolitas indolas yra mikrobiomo pagamintos mažos molekulės, kurios gausu žarnyne, pavyzdys ir yra galingas bakterijų repelentas. Pasak daktaro Pushkar Lele, docentas, ir daktaras Arulis Jayaramanas, profesorius, Teksaso A&M universiteto Artie McFerrin chemijos inžinerijos katedroje, šis faktas sukėlė paprastą klausimą:"Kodėl indolas, kurį gamina daugelis mūsų naudingų bakterijų rūšių, neatbaido gerųjų žarnyno bakterijų kartu su blogosiomis?"
Norėdami atsakyti į šį klausimą, tyrimų grupė, įskaitant Lele, Jayaramanas ir daktaras Michaelas Mansonas iš Teksaso A&M biologijos katedros, ištyrė naudingų žarnyno bakterijų atsaką, E. coli į indolį. Straipsnyje Nacionalinės mokslų akademijos darbai , tyrėjai aprašo anksčiau nežinomo atsako į indolį atradimą, kurioje atrodo, kad molekulė ir atstumia, ir pritraukia bakterijas. Šis Jano atsakymas - pavadintas romėnų dievo Januso vardu, kuris turėjo du veidus, vienas žiūri į ateitį, o kitas žiūri į praeitį - tai susiję su tuo, kaip indolą interpretuoja bakteriniai chemoreceptoriai.
Mes nustatėme, kad E. coli yra du receptoriai, kurie jaučia indolą. Vienas jaučia indolą kaip repelentą, ir vienas jaučia indolą kaip patrauklumą. Nuolat veikiant didelėms indolio koncentracijoms, jautrinamas receptorius, kuris jį interpretuoja kaip repelentą. Dėl to indolis jaučiamas tik kaip pritraukėjas “.
Daktaras Pushkar Lele, docentas, Teksaso A&M universitetas
Pasak Jayaramano, „Janus“ atsakymas rodo didelį įmantrumą, ir atradimas galėtų padėti geriau suprasti žarnyno mikrobiomos sudėtingumą. „Naudingos bakterijos kaupiasi ant žarnyno paviršių, remiantis kai kuriomis bendromis savybėmis, - sakė Jayaramanas. - Siūlome, kad viena iš tokių savybių būtų gebėjimas gaminti ar jausti indolą. Bakterijos, gaminančios indolį, gali susiburti ir būti pritrauktos į nišas, kuriose indolio koncentracija yra didelė. "
Kadangi bakterijos, gaminančios indolį žarnyne, paprastai yra apsuptos gleivių sluoksnių tarp kitų bakterijų, indolo koncentracija mažėja tolstant nuo indolo šaltinio. Kadangi patogenai linkę prasiskverbti pro žarnyną gana toli nuo bakterijų, gaminančių indolį, mažai tikėtina, kad jie ilgą laiką susidurs su didelėmis indolio koncentracijomis. Todėl, jie nėra jautrūs indolui, ir bet koks sutiktas indolas juos atstumia.
Tyrimai ir toliau rodo, kad žarnyne svarbu turėti įvairų naudingų bakterijų mišinį. Pasak Lele, šis tyrimas yra žingsnis siekiant suprasti, kaip žarnyno mikrobiomas gali pasikeisti laikui bėgant. „Pagrindinis klausimas yra, "Kaip skirtingų rūšių bakterijos kolonizuoja konkrečias nišas?" Mes atsakėme į dalį šio klausimo, Kitas žingsnis - ištirti kelių rūšių bakterijų reakciją į įvairių žarnyne esančių metabolitų mišinį.