Как бактерии так быстро реагируют на изменения среды

Понимание того, как бактерии быстро адаптируются к изменениям внешней среды, сохраняя высокие темпы роста, — одна из главных задач молекулярной микробиологии. Это важно, в частности, для понимания устойчивости к антибиотикам. Исследование Уппсальского университета представляет модель, объясняющую, как бактерии могут быстро адаптироваться за счёт умной регуляции экспрессии генов.

Исследование, опубликованное в PNAS, представляет теоретическую модель, определяющую предельный предел скорости, с которой бактерии могут адаптировать уровни своих белков к изменениям в среде обитания.

Для быстрого роста в разных средах бактериям необходимо регулировать уровни ферментов, чтобы быстро использовать доступную смесь питательных веществ. Если среда быстро меняется, собственная продукция белков бактерией должна эффективно соответствовать этим изменениям.

Рост бактерий определяется не только составом окружающей среды, но и внезапными её изменениями. Это известно с середины XX века. Высокие темпы роста в стабильной среде требуют определённой физиологии, но изменения среды также требуют быстрой корректировки производства белков. Новая модель указывает «минимальное» время, необходимое для таких адаптаций.

«Это попытка начать отвечать на детальные вопросы о том, как бактерии адаптируются так быстро. Модель показывает оптимальную стратегию для бактерии по генетической адаптации своего протеома, то есть состава белков. Модель сейчас тестируется и станет важной отправной точкой для дальнейших исследований в этой области», — говорит профессор Монс Эренберг из Департамента клеточной и молекулярной биологии Уппсальского университета и SciLifeLab Uppsala.

Эта модель позволяет учёным предсказывать и проверять ключевые аспекты физиологии бактерий. Она также связывает физиологию бактерий с популяционной генетикой, ростом и эволюцией, представляя системно-биологический взгляд на рост и эволюцию бактерий.