Новые механизмы "социального взаимодействия" у бактерий

Бактерии традиционно считались одиночными организмами, но учёные теперь понимают, что они демонстрируют социальное поведение в группах.

Как объясняет молекулярный биолог Кевин Гриффит из Университета Массачусетса в Амхерсте, отдельные бактерии в популяции общаются с членами группы через процесс чувства кворума, где химические сигналы и внеклеточные пептиды служат языком для бактериальной коммуникации. Бактериальные сообщества используют чувство кворума для контроля над различными биомедицински значимыми процессами.

В новой статье в Molecular Microbiology Гриффит и его соавторы описывают, как они расшифровали это бактериальное общение, чтобы выявить новые механизмы регуляции экспрессии генов у модельной бактерии Bacillus subtilis.

Ключевые открытия:

• Исследование расширило диапазон биологических процессов, контролируемых парой Rap60-Phr60, кодируемой плазмидой.
• Используя биохимические подходы, авторы обнаружили, что белок Rap60 регулирует активность двух важных факторов транскрипции с помощью механизмов, ранее не наблюдавшися для Rap-белков.
• Помимо уже известного контроля над производством деградирующих ферментов, белок Rap60 ингибирует споруляцию, генетическую компетентность (поглощение чужеродной ДНК) и формирование биоплёнок.
• Phr60 действует как внеклеточный пептид для связи между клетками, который координирует активность Rap60 с плотностью популяции.

Значение исследования:

• Эта работа меняет представление о важных регуляторных белках.
• Понимание этих путей может дать новое представление о том, как патогенные бактерии регулируют факторы вирулентности и колонизируют хозяев, что может серьёзно повлиять на здоровье человека.
• Эти белки представляют собой потенциальные новые мишени для разработки антибиотиков и терапевтических средств против патогенных бактерий.

Каждый вид бактерий имеет свой уникальный язык, но существуют и "универсальные сигналы", используемые для общения между разными видами. В микробных сообществах происходит настоящее биологическое шпионство: бактерии одной группы общаются между собой, в то время как другие группы подслушивают или даже нарушают их коммуникацию.

Планы на будущее:

• Изучение роли Rap60 и других Rap-белков в регуляции экспрессии генов в различных условиях роста.
• Расширение исследований для лучшего понимания межвидовой сигнализации между B. subtilis и другими бактериальными и эукариотическими микробами, имеющими биомедицинское значение.