У бактерий нашли альтернативный способ «чувства кворума»
Бактерии координируют своё поведение в больших группах с помощью процесса «чувства кворума»: они производят и выделяют небольшие молекулы-автоиндукторы, которые могут быть обнаружены соседними клетками. Когда бактерий много, концентрация автоиндуктора достигает порога, и сообщество реагирует как единая группа.
В статье, опубликованной в PLoS Pathogens, команда под руководством постдока Самприти Мукерджи и профессора Бонни Басслер из Принстонского университета обнаружила новую молекулу чувства кворума, повышающую вирулентность патогенной бактерии Pseudomonas aeruginosa. Это открытие может помочь в разработке новых противомикробных препаратов.
P. aeruginosa — высокоадаптивная бактерия, вызывающая внутрибольничные инфекции (пневмонию, сепсис) и устойчивая к распространённым антибиотикам. Чувство кворума критически важно для её адаптивности, регулируя образование биоплёнок — трёхмерных структур, способствующих развитию инфекций.
Обычно P. aeruginosa использует фермент RhlI для синтеза автоиндуктора C4-HSL, который активирует белок RhlR, регулирующий гены, необходимые для формирования биоплёнки и заражения. Теоретически, удаление RhlI или RhlR должно давать одинаковый эффект, так как RhlR не может работать без C4-HSL.
Однако исследователи заметили, что колонии без RhlI образуют необычно гладкие биоплёнки, а без RhlR — сильно морщинистые. Дальнейшие эксперименты показали, что в биоплёнках многие гены зависят только от RhlR, но не от RhlI. «Это навело на мысль, что RhlR может быть активирован альтернативной молекулой, помимо C4-HSL», — сказала Басслер.
Учёные обнаружили, что бактерии, лишённые RhlI (и, следовательно, не способные синтезировать C4-HSL), всё равно выделяют молекулу, способную активировать RhlR. Природа этой молекулы пока неизвестна, но она явно отличается от C4-HSL. «В настоящее время мы работаем над её очисткой и идентификацией», — отметила Басслер.
Ключевой момент: активация RhlR этой неизвестной молекулой может быть важна для способности P. aeruginosa заражать животных. Бактерии без RhlI были так же эффективны, как дикий тип, в заражении круглых червей и мышей. А вот бактерии без RhlR были гораздо менее вирулентны. «Нацеливание на RhlR с помощью низкомолекулярных ингибиторов может стать многообещающим путём для разработки новых противомикробных препаратов», — заявила Басслер.
Способность RhlR активироваться разными молекулами может также объяснять адаптивность P. aeruginosa. Учёные предполагают, что разные среды могут стимулировать выработку различных автоиндукторов, каждый из которых активирует RhlR (или родственный белок LasR), запуская экспрессию именно тех генов, которые нужны бактериям для выживания в конкретных условиях.