Исследование бросает вызов представлениям о росте бактерий туберкулёза
Палочковидная бактерия туберкулёза (TB), которую ВОЗ вновь признала главной инфекционной причиной смертности в мире, стала первым одноклеточным организмом, у которого наблюдали постоянную скорость роста на протяжении всего жизненного цикла. Эти выводы, опубликованные исследователями из Медицинской школы Университета Тафтса 15 ноября в журнале Nature Microbiology, опровергают ключевые представления биологии бактериальной клетки и указывают на возможную причину, по которой смертельный патоген так легко обходит нашу иммунную систему и антибиотики.
«Самое базовое, что можно изучать у бактерий, — это как они растут и делятся, и наше исследование показывает, что возбудитель туберкулёза играет по совершенно другим правилам по сравнению с более простыми для изучения модельными организмами», — сказала Бри Олдридж, соавтор исследования.
Успех бактерий TB в выживании внутри человека связан с тем, что некоторые части инфекции могут быстро эволюционировать внутри хозяина, позволяя этим вариантам избегать обнаружения или сопротивляться лечению. Лечение туберкулёза требует месяцев приёма различных антибиотиков, и даже тогда этот подход успешен лишь в 85% случаев.
Медленная и кропотливая работа
Для получения ответов потребовалась медленная и скрупулёзная работа. Постдок Кристин (Ын Сон) Чунг три года в специализированной лаборатории наблюдала за поведением отдельных клеток TB. Поскольку бактерии TB делятся каждые ~24 часа (по сравнению с 20 минутами у модельных видов), команде пришлось разработать новые методы микроскопии для съёмки микроба в течение недельных периодов. Анализ проводился вручную из-за малого размера и подвижности бактерий.
Ключевые открытия
Постоянная скорость роста: В отличие от других бактерий, где рост экспоненциальный (медленнее при малом размере), TB-бактерии могут расти с одинаковой скоростью, будучи как новорождёнными (и маленькими), так и перед самым делением.
«Это первый зарегистрированный организм, способный на это», — сказала Чунг.
Альтернативный механизм роста: Наблюдения бросают вызов представлению о том, что скорость роста клетки определяют рибосомы. У TB, вероятно, действует иной механизм контроля роста.
Рост с любого конца: TB-бактерии могут начинать рост с любого конца после рождения, что неожиданно, так как родственные бактерии растут только с конца, противоположного месту деления материнской клетки.
Высокая вариабельность: Обнаружены значительные различия в поведении при росте среди отдельных бактериальных клеток.
Значение исследования
Наблюдения показывают, что микробы TB используют альтернативные стратегии для увеличения изменчивости своего потомства, что ставит под сомнение прежние допущения, основанные на быстрорастущих и более однородных модельных организмах.
«Много фундаментальных микробиологических исследований проводится на быстрорастущих модельных организмах... но это не делает их представителями других типов бактерий. Существует огромное разнообразие жизни, которое мы не изучаем на фундаментальном уровне, и эта работа демонстрирует, почему нам нужно изучать сами патогены», — заключила Олдридж.
Исследование поможет лучше понять и использовать эти механизмы для разработки методов лечения.