Обнаружен контролируемый роевой механизм у бактерий

Исследование под руководством ученых из Автономного университета Барселоны (UAB) описывает один из механизмов, с помощью которого популяции патогенных бактерий контролируют распространение по поверхности инфицированных органов. Они останавливаются при обнаружении антибиотика и возобновляют движение, когда его действие ослабевает. Ключевую роль в этом процессе играет белок RecA, концентрация которого значительно возрастает при запуске механизма репарации ДНК, индуцированного антибиотиками. Работа опубликована в Infection and Immunity.

Для развития инфекционного процесса многие патогенные бактерии коллективно перемещаются по поверхности органа, пока не образуют массивную колонию, и затем производят токсины, повреждающие ткани хозяина. Это движение известно как сворминг (роение), аналогичное поведению пчелиных колоний. Хотя части молекулярного процесса, происходящего во время этого движения, уже описаны, механизм контроля его активации или ингибирования оставался неизвестным.

Исследование впервые раскрывает связь между системой репарации ДНК бактерий, известной как SOS-ответ, и свормингом. Ученые показали, что присутствие антибиотиков активирует SOS-ответ и повышает концентрацию белка RecA. Это мешает действию белка CheW, необходимого для сворминга, что приводит к остановке движения колонии. Когда концентрация антибиотика снижается, количество RecA уменьшается, и CheW снова может выполнять свою задачу по распространению бактерий.

Полученные результаты указывают, что из-за особенностей коллективного движения антибиотики воздействуют только на внешние клетки роя, которые, в свою очередь, действуют как сенсоры и активируют упомянутую молекулярную систему репарации. Это действие нейтрализует эффект препарата на остальную популяцию бактерий.

Руководители исследования Хорди Барбе, Лаура Медина Руис и Сусана Кампой (кафедра генетики и микробиологии UAB) подчеркивают важность этого фундаментального открытия, поскольку оно позволит разрабатывать мишени для блокирования действия RecA и тем самым повышать чувствительность бактерий к антибиотикам.

Исследование проводилось на Salmonella enterica — представителе группы бактерий, включающей несколько патогенных видов, ответственных за заболевания пищеварительной и дыхательной систем, такие как сепсис и системные инфекции.