Защита цианидом: как бактерия подавляет хищников ядом

Микробиологи из Южной Кореи сообщают в журнале mBio, что бактерия Chromobacterium piscinae вырабатывает цианид при атаке со стороны Bdellovibrio bacteriovorus HD100 — микробного хищника, обитающего в реках и почвах, который пожирает жертву изнутри. Исследователи обнаружили, что жертва производила уровень цианида, достаточный для подавления, но не для уничтожения B. bacteriovorus HD100.

Эксперименты показали, что C. piscinae вырабатывала защитный цианид в богатой питательными веществами среде. В среде без питательных веществ цианид не производился, и бактерия была съедена. Учёные предполагают, что бактерия, вероятно, использует какой-то компонент питательной среды для производства цианида. Это наблюдение означает, что защитные механизмы бактерии могут зависеть от места — и, в более широком смысле, что бактерии могут обладать защитными механизмами, которые активируются в одних условиях, но не в других.

Изучение таких механизмов может помочь учёным лучше понять, как некоторые патогенные бактерии защищаются от антибиотиков, говорит микробиолог и руководитель исследования Роберт Митчелл. Его лаборатория в Национальном институте науки и технологий Ульсана (Южная Корея) сосредоточена на понимании того, как микробная добыча защищается от хищников. Они исследуют, как бактериальные хищники, такие как B. bacteriovorus HD100, могут быть оптимизированы в качестве «живых антибиотиков» для борьбы с бактериальными патогенами.

Исследование предполагает, что у микробов могут быть средства сопротивления хищничеству, которые проявляются только в определённых условиях. «Устойчивость может присутствовать, но мы её не находим, потому что не ищем в правильных условиях, — говорит Митчелл. — Это исследование служит своего рода предупреждением. Чтобы понять, как микробы могут сопротивляться лечению, нам нужно смотреть на реальные условия в организме хозяина».

Новые данные в mBio согласуются с работой, опубликованной ранее в этом году группой Митчелла, в которой были идентифицированы соединения в человеческой крови, подавляющие хищничество в отношении инфекционных штаммов бактерий — таких как E. coli и Salmonella enterica — со стороны B. bacteriovorus HD100.

Когда исследователи искали ключи к тому, как C. piscinae сопротивляется хищничеству, они не ожидали найти цианид. Их расследование началось, когда в более ранних экспериментах они заметили, что бактерия выживает при атаках в богатой питательными веществами среде. Однако в бедной питательными веществами среде хищник съедал жертву.

Их первым подозреваемым был виолацеин — метаболит, производимый C. piscinae, структурно схожий с соединением, которое они ранее связывали с подавлением хищничества. Однако эксперименты показали, что он не был ответственен за защиту.

«Нам пришлось прочесать литературу, чтобы найти что-то ещё, о чём мы не знали», — говорит Митчелл.

В итоге один из его студентов определил цианид как виновника. Исследователи подтвердили, что C. piscinae производит большое количество цианида при культивировании в питательном бульоне, а в бедном питательными веществами буфере HEPES — нет. Дальнейшие эксперименты подтвердили, что цианид действительно подавляет B. bacteriovorus HD100. Цианид не отравлял саму C. piscinae. «Некоторые данные нашего исследования предполагают, что бактерии-жертвы могут его разлагать», — отмечает Митчелл.

Группа теперь планирует изучить, как другие хищные бактерии реагируют на цианид, а также другие факторы, которые потенциально могут подавлять или негативно влиять на хищническую активность у микробов.