Бактерии снабжают союзников боеприпасами

Бактерии атакуют конкурентов с помощью молекулярных «копьеметалок» — систем секреции VI типа (T6SS). При выстреле они могут случайно поразить и родственные штаммы. Однако, как сообщает в журнале Cell профессор Марек Баслер из Базельского университета, родственные бактерии извлекают пользу из такой атаки: они перерабатывают белковые компоненты копий и используют их для сборки собственного оружия.

Многие бактерии обладают T6SS, которые они «выстреливают» во врагов и конкурентов, выводя их из строя. Острие этих нано-копий заряжено токсичными молекулами, убивающими противника. Но иногда под обстрел попадают и близкородственные бактерии.

Команда профессора Марека Баслера впервые показала, что в отличие от врагов, поражённые «родственники» получают выгоду от атаки. После инъекции T6SS они способны повторно использовать специфические белки для производства собственных копий. Таким образом, родственные штаммы помогают друг другу увеличить арсенал и бороться с конкурентами.

Бактерии поражают оппонентов — и союзников

T6SS прочно закреплена в клеточной оболочке бактерии. Гибкий чехол окружает острое копьё. «Когда бактерия стреляет, чехол за миллисекунды сокращается и выталкивает копьё из клетки в соседнюю бактерию, — описывает механизм Баслер. — Атакующие затем перерабатывают оставшиеся в клетке белки копья». При этом бактерии также поражают родственные штаммы, которые поступают так же, как атакующие: разбирают копьё на белковые компоненты и используют их для сборки новых T6SS.

Переработка — это всё: бактерии снабжают безоружных союзников боеприпасами

То, что близкородственные бактерии делятся белками через такие атаки и перерабатывают компоненты, исследователи впервые продемонстрировали на примере возбудителя холеры Vibrio cholerae. Они смешали бактерии с дефектным T6SS (лишённые белков для сборки копья) с нормальными Vibrio, производящими T6SS. «Особенность Vibrio cholerae в том, что она постоянно собирает копья и стреляет наугад, — объясняет автор исследования Андреа Веттигер. — Если дефектная бактерия случайно поражена, она разбирает копьё на отдельные компоненты (белки древка и острия) и собирает свой собственный функциональный гарпун».

Атакованная клетка может переработать даже перенесённые токсины, связанные с остриём. И даже бактерии, которые больше не производят никаких белков, могут собрать T6SS, повторно используя белки, полученные от поражённых соседних клеток.

Бактерии вместе сражаются против конкурентов

Кроме того, исследователи наблюдали, как родственные штаммы сотрудничают и объединяют усилия для защиты от нежелательных соперников. Так, два штамма Vibrio могут кооперироваться, чтобы убить третьего конкурента, даже если одному из них не хватает отдельных компонентов T6SS или токсинов для острия. Они объединяют ресурсы и производят оружие вместе. «Хотя мы наблюдали эту межбактериальную комплементацию только в лабораторных условиях, мы уверены, что такая форма сотрудничества играет важную роль в природе и даёт некоторым бактериальным сообществам преимущество для выживания», — говорит Баслер.