Raziskave osvetljujejo molekularne mehanizme, ki bakterijam omogočajo tekmovanje in vzpostavitev simbioze

Ugotovljena sta bila dva dejavnika, ki nadzorujeta izražanje ključnega gena, ki ga luminescentne bakterije zahtevajo za ubijanje konkurenčnih bakterijskih celic. Ugotovitev, raziskovalci Penn State, osvetljuje molekularne mehanizme, ki omogočajo, da različni sevi bakterij tekmujejo in vzpostavijo simbiozo v havajskem lignju bobtail. Posledično, študij, ki se pojavlja na spletu v Journal of Bacteriology , prispeva k našemu razumevanju, kako se določi sestava gostiteljskega mikrobioma, in se lahko uporablja za bolj zapletene mikrobiome pri ljudeh.

Poskušamo razumeti, kako bakterije medsebojno delujejo v kontekstu simbioze med živalmi in mikrobi. Z mnogimi od teh simbioz, površina gostiteljskega tkiva postane ekosistem, kjer celice različnih vrst in sevi bakterij medsebojno delujejo in tekmujejo za vire. Vedeli smo, da lahko nekateri od teh sevov bakterij napadejo in ubijejo druge seve, vendar nismo vedeli, kako je ta mehanizem genetsko urejen. "

Tim Miyashiro, docent za biokemijo in molekularno biologijo v Penn State in vodja raziskovalne skupine

Ko se izleže havajski bobtail lignji, bioluminiscenčne bakterije v okolici začnejo kolonizirati drobne vdolbine, imenovane kripte, v svetlobnem organu lignjev. Bakterije najdejo zatočišče in okolje, bogato s hranili, v kriptah, kjer proizvajajo modri sijaj, za katerega raziskovalci menijo, da pomaga prikriti nočne lignje pred plenilci spodaj. Nekateri sevi te bakterije, Vibrio fischeri, uporabljajo igelni mehanizem, znan kot izločevalni sistem tipa VI (T6SS) za vbrizgavanje toksinov v in ubijanje bližnjih bakterijskih celic. Sevi, ki uporabljajo T6SS, bodo v kripti ubili občutljive bakterijske seve, ker lahko tisti brez T6SS sobivajo z drugimi sevi.

"Sistem tipa VI najdemo v številnih različnih bakterijah, "je povedala Kirsten R. Guckes, podoktorski raziskovalec na Penn State in prvi avtor prispevka. "Prvotno je bilo mišljeno, da predvsem prispeva k virulenci patogenih bakterij. Na primer, Vibrio kolera, bakterije, ki povzročajo kolero, ga uporablja. Ampak, zdaj vemo, da so koristne bakterije, kot V. fischeri, uporabite tudi T6SS za ubijanje drugih bakterij. Ker naj bi bil T6SS energetsko drag za proizvodnjo bakterij, in to bi lahko vplivalo na sposobnost bakterij, da uspevajo in proizvajajo bioluminiscenco, razumevanje, kako so sestavni deli sistema urejeni, nam bo pomagalo razložiti odnos gostitelj-simbiont in dejavnike, ki prispevajo k vzpostavitvi simbioze. "

Ključna strukturna komponenta T6SS je Hcp, kodirana z dvema funkcionalno odvečnima genoma. Raziskovalna skupina je pokazala, da je izražanje Hcp odvisno od dveh dejavnikov:alternativnega sigma faktorja σ54 in proteina, ki veže bakterijski ojačevalec VasH. Poleg tega, pokazali so, da je VasH, ki je potrebna, da bakterije ubijejo druge celice, uravnava izražanje Hcp v gostitelju, kar kaže, da je izražanje T6SS regulirano med simbiozo.

"Zavedanje, da lahko okolje gostitelja spodbudi sistem tipa VI, kaže, da je bil sistem vključen v razvojni program, ki ga bakterije uporabljajo, ko sprožijo simbiozo z lignji, "je rekel Miyashiro." Torej, zdi se, da je sistem pomemben za vzpostavitev simbioze, ali so prisotne druge konkurenčne bakterije ali ne. Poleg tega, to, kar se učimo v tem razmeroma preprostem odnosu gostitelj-simbiont, lahko uporabimo za bolj zapletene mikrobiome, kot so tisti v človeškem črevesju in na naši koži. "

• Cepljenje proti rotavirusu ni povezano s tveganjem za diabetes mellitus tipa 1
• Črevesne bakterije lahko povečajo učinkovitost imunoterapije proti raku,