Ускоренная эволюция может помочь бактериям закрепиться в микробиоме кишечника

Исследователи из Калифорнийского наносистемного института (CNSI) в UCLA изучили роль разнообразие-генерирующих ретроэлементов (DGRs) в микробиоме кишечника. Эти элементы ускоряют эволюцию бактерий, создавая случайные мутации в определённых участках генома.

Роль DGRs в микробиоме

• DGRs наиболее распространены именно в микробиоме кишечника.
• Они обнаружены у бактерий рода Bacteroides, часто встречающихся в здоровом кишечнике.
• В среднем на один штамм приходится один DGR, но некоторые несут до пяти.
• Идентифицировано более 1100 уникальных DGRs.

Механизм действия

DGRs заменяют нуклеотид A на C, G или T в определённых участках ДНК. Часто они нацелены на гены, кодирующие белки пилей — волосоподобных выростов, которые, подобно липучке, помогают бактериям прикрепляться к поверхностям или другим микробам.

"Мы думаем, DGRs позволяют бактериям быстро менять то, к чему могут прикрепляться их пили", — говорит первый автор Бен Макадангданг.

Это даёт бактериям преимущество для адаптации к уникальной среде кишечника каждого человека.

Горизонтальный перенос и наследование

• DGRs могут передаваться между разными штаммами бактерий посредством горизонтального переноса.
• Определённые DGRs передаются от матери младенцу и, по-видимому, помогают бактериям колонизировать формирующийся микробиом ребёнка в первый год жизни.

Значение для здоровья

Нарушения микробиома связаны с рядом заболеваний: воспалительные заболевания кишечника, метаболический синдром, рак толстой кишки, а также тревожность и депрессия.

"Развивающийся микробиом связан с нашей развивающейся иммунной системой, и это закладывает основу на всю оставшуюся жизнь", — отмечает Макадангданг.

Понимание роли DGRs открывает потенциальные возможности для инженерии полезных микробиомов, способствующих укреплению здоровья.