Учёные выяснили механизм, как бактерии с одинаковым генотипом могут демонстрировать разный фенотип

Исследователи из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) раскрыли часть механизма фенотипической неоднородности в изогенных популяциях бактерий Escherichia coli. Они изучили, как при делении распределяется белковый комплекс AcrAB-TolC, который выкачивает из клетки антибиотики и другие лекарства.

Ключевые выводы:

• При делении бактерии на две дочерние клетки белки насосного комплекса распределяются неравномерно. Одна клетка (материнская) наследует больше белков-насосов, чем другая (дочерняя).
• Материнские клетки наследуют старый клеточный полюс, где белки AcrAB-TolC формируют стабильные кластеры. Это позволяет им эффективнее выводить лекарства.
• В среде с низкой концентрацией антибиотиков материнские клетки растут быстрее дочерних.
• Математическая модель показала, что такое смещённое распределение насосов делает материнские клетки с быстрым выводом токсинов более распространёнными в популяции, создавая долгоживущую неоднородность.

Значение для устойчивости к антибиотикам:

Как отмечает руководитель исследования Кэлин Гуэт, такая неоднородность, возникающая из-за смещённого распределения насосов для вывода лекарств, может быть «ступенькой» на пути популяции к развитию устойчивости к антибиотикам. Это особенно актуально в условиях низких концентраций антибиотиков, где, как показали другие исследования, чаще возникают резистентные мутации и происходит амплификация генов AcrAB.

Исследование, опубликованное в журнале Science, провели экспериментатор Тобиас Бергмиллер и теоретик Анна Андерссон из групп Кэлина Гуэта и Гаспера Ткачика в IST Austria.