Расшифрован механизм принятия решения о спорообразовании у бактерий

Исследователи из Университета Райса расшифровали механизм, который некоторые бактерии используют для принятия жизненно важных решений в экстремальных условиях. Понимание реакции бактерий на стресс может дать новые ключи для борьбы с порчей продуктов и контроля патогенов, передающихся с пищей. Исследование опубликовано в Molecular Systems Biology.

Ключевой вопрос: Что заставляет бактерии, такие как Bacillus, прекращать нормальные функции и формировать споры в условиях стресса? Это решение — высокий риск: слишком раннее спорообразование ведет к смерти от конкуренции с размножающимися соседями, а промедление — к гибели от голода до завершения процесса.

Модельный организм: B. subtilis — непатогенная почвенная бактерия, классический объект для изучения спорообразования.

Суть открытия: Ранее считалось, что спорообразование запускается специфическим биохимическим триггером. Однако новое исследование, объединяющее компьютерное моделирование и эксперименты, показало, что это общий физиологический ответ на замедление роста клетки.

Механизм: Сеть регуляторных генов B. subtilis очень чувствительна к концентрации ключевого белка, который производится клеткой с постоянной скоростью. Во время голодания скорость роста клетки падает, что приводит к накоплению этого белка и повышает вероятность запуска программы спорообразования.

Экспериментальное подтверждение: Опыты в лаборатории соавтора Гюроля Сюэля (Калифорнийский университет в Сан-Диего) подтвердили главный прогноз модели: к спорообразованию приступают только те клетки, которые замедляют свой рост ниже порогового значения. Данные показали, что количество белков споруляционной сети (но не их активность) модулируется скоростью роста клетки.

Значение:

• Пищевая безопасность: Поскольку спорообразование — общий физиологический ответ, а не реакция на конкретную молекулу, поиск лекарств для его блокировки может быть затруднен. Это указывает на необходимость разработки альтернативных методов контроля для пищевой промышленности.
• Универсальность: Авторы предполагают, что аналогичный механизм может контролировать ключевые решения и у других видов бактерий, так как он связан с фундаментальной физиологией клетки.