Vedci objavujú kľúčovú úlohu bakteriálneho sexu pri vývoji mikrobiómu cicavcov

V priekopníckej štúdii, ktorá je teraz publikovaná v zborníku Proceedings of the National Academy of Science - USA, výskumný tím pod vedením Isabel Gordo, z Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugalsko), v spolupráci s výskumníkom Michaelom Lässigom z Kolínskej univerzity (Nemecko), použilo zdravé myši na štúdium kolonizácie čreva v reálnom čase a objavilo kľúčovú úlohu bakteriálneho pohlavia vo vývoji cicavčieho mikrobiómu. Tento objav predstavuje zmenu paradigmy a otvára možnosť navrhnúť terapie zamerané na fágy, ktoré sú schopné vyrovnať sa s následkami infekcie a používania antibiotík, ako aj na baktérie odolné voči antibiotikám.

Väčšina toho, čo vieme o bakteriálnej kolonizácii čreva, pochádza zo štúdií s patogénnymi baktériami na vysoko umelých laboratórnych modeloch alebo v kontexte chorôb. Štandardné experimentálne modely, ktoré sa zameriavajú na infekcie patogénnymi baktériami a nepretržitú liečbu antibiotikami, nezaznamenali horizontálny génový prenos riadený fágmi (HGT) a naznačujú, že baktérie kolonizujúce črevo sa vyvíjajú hlavne akumuláciou mutácií. V prekvapivom zistení, práca výskumníkov IGC teraz ukazuje, že HGT, nie mutácie, je prvý evolučný mechanizmus, ktorý riadi tempo a výsledok bakteriálnej evolúcie v zdravom čreve.

Escherichia coli je bežným kolonizátorom ľudského čreva a tiež potenciálnym patogénom. Výsledok kolonizácie je do značnej miery ovplyvnený rôznymi rýchlosťami a spôsobmi evolúcie tejto oportúnnej baktérie. E. coli sa môže vyvíjať prostredníctvom mutácií, ktoré sú potom zdedené dcérskymi bunkami, alebo procesom rekombinácie, tj. bakteriálny sex, v ktorom je genetický materiál zdieľaný medzi nepríbuznými jednotlivcami. V myšom a ľudskom čreve, tento prenos genetického materiálu zahŕňa mierne bakteriofágy (fágy), vírusy, ktoré infikujú baktérie a integrujú sa do bakteriálneho chromozómu ako profágy, proces nazývaný lyzogenéza. Proroci sa môžu neskôr (a ich genetické informácie) vymaniť z bakteriálnej DNA a infikovať ďalšie baktérie v črevnom mikrobióme.

Nelson Frazão, postdoktorandský výskumník v laboratóriu Isabel Gordo a mladší autor štúdie, hovorí:„Fágy, ktoré sú často klasifikované ako sebecké častice, odhaľujú svoju altruistickú stránku v čreve, poskytnutie metabolickej výhody ich bakteriálnemu hostiteľovi na dobytie a kolonizáciu čreva ". Prenesený fágový genetický materiál umožňuje baktériám získať prístup k špecifickým zdrojom uhlíka prítomným v čreve, čo poskytuje fyzickú výhodu bakteriálnym útočníkom prenášajúcim fágy (lysogénne).

Zistili sme, že klasický evolučný model neplatí, a v skutočnosti horizontálny prenos génov výrazne prevažuje nad príspevkom evolúcie akumuláciou mutácií v čreve zdravej myši. "

Isabel Gordo, vyšetrovateľ

„S touto prácou, teraz lepšie chápeme, ako evolúcia funguje za normálnych okolností, zdraví hostitelia “, hovorí Nelson Frazão, mladší autor publikácie.

• Odosielanie pripomienok a textových pokynov zvyšuje rýchlosť kolonoskopií
• Výskumný tím vyvíja mikrobiómový index na hodnotenie zdravia pokožky