Бактерии под стрессом могут жить без клеточной стенки
Нитевидные бактерии образуют клетки, которые больше не имеют клеточной стенки под влиянием осмотического стресса. Это замечательное открытие, поскольку клеточная стенка служит защитным барьером для бактерий. Оно также может помочь объяснить, как патогенные бактерии могут скрываться в нашем теле от иммунной системы. Команда лейденских исследователей под руководством Денниса Классена опубликовала эту работу 4 декабря в Nature Communications.
Группа Денниса Классена исследует актиномицеты: нитчатые бактерии, обитающие в почве и производящие антибиотики. «В этой работе мы показываем особый парадокс, — говорит он. — Известно, что бактерии имеют прочную клеточную стенку, которая защищает от различных форм стресса и поэтому необходима. Мы обнаружили, что многие актиномицеты под влиянием осмотического стресса — например, высоких концентраций соли, как в море — образуют клетки, у которых больше нет клеточной стенки». Это необычное открытие, поскольку именно эта стенка должна защищать бактерии от стрессовых условий.
Достаточно удивительно, но их открытие стало удачей, говорит аспирант и первый автор Карина Рамижан. «Во время контрольного эксперимента я с удивлением увидела в микроскоп, что бактерия образовала круглые клетки без клеточной стенки». Клетки с дефицитом клеточной стенки известны уже некоторое время, но до сих пор их получали только в лабораториях в высоко искусственных условиях, таких как избыток антибиотиков или ферментов, разрушающих клеточную стенку. Лаборатория Классена впервые показывает, что бактерии также могут продуцировать клетки без клеточных стенок в более естественных условиях.
Новые представления для биологии
«Можно представить, что это открытие вызовет шок в научном сообществе, — говорит Классен. — Оно даёт совершенно новое понимание гибкости микроорганизмов при стрессе и их способности адаптироваться к окружающей среде». Открытие его группы показывает, что рост без клеточных стенок может быть важной адаптацией бактерий для преодоления периодов стресса.
Открытие важно не только для науки, но и может иметь важные последствия для общества. «Актиномицеты относительно безобидны для человека, но есть вероятность, что многие другие бактерии обладают способностью продуцировать такие клетки с дефицитом клеточной стенки. Мы подозреваем, что патогенные бактерии также могут делать это внутри нас», — говорит Классен. «Это могло бы объяснить, как патогены скрываются в наших телах, потому что клеточная стенка является важным ориентиром для нашей иммунной системы».
«Эта потеря клеточной стенки может быть дополнительно усилена использованием антибиотиков, которые ингибируют её образование, — говорит Классен. — После такого лечения антибиотиками бактерии могут восстановиться и регенерировать клетки с клеточными стенками, что может снова вызвать заболевание». Классен отмечает, что исследование этого станет важной целью на ближайшие годы как для его собственной группы, так и для научного сообщества.