Некоторые бактерии жертвуют собой, чтобы защитить сородичей от антибиотиков

Ученые из Техасского университета в Остине обнаружили, что некоторые клетки в бактериальном рое жертвуют собой, чтобы повысить шансы других клеток роя на выживание при атаке антибиотиками. Это открытие важно для борьбы с устойчивостью к антибиотикам.

Когда бактериальные клетки в скоплении или рое погибают, они высвобождают химические "предсмертные сигналы" (necrosignaling). Эти сигналы действуют как система раннего предупреждения, позволяя выжившим клеткам подготовить защиту от антибиотиков. Процесс описан в новой статье в Nature Communications.

Бактериальные рои образуются, когда такие бактерии, как E. coli, объединяются в миллиарды и используют свои жгутики для совместного движения по твердой поверхности. Ранее было известно, что эти рои более устойчивы к антибиотикам, а погибшие бактерии служат питанием для выживших. Однако впервые обнаружен активный сигнальный механизм.

Профессор Расика Харши и ее команда почти десять лет назад наблюдали, что когда бактериальный рой перемещается в зону с антибиотиками, погибает около 25% клеток. Они предположили, что эта массовая гибель альтруистична и помогает выжить сообществу. Новые результаты подтверждают это. Погибая, клетки высвобождают белок, который связывается с поверхностью выживших клеток. Этот белок служит сигналом, заставляющим выживших в рое активировать специализированные молекулярные машины — эффлюксные насосы, — чтобы выкачивать антибиотик из клеток.

"Хотя эта устойчивость физиологическая, она дает бактериям время для приобретения мутаций, которые в конечном итоге приведут к генетической устойчивости", — сказала Харши.

Устойчивые к антибиотикам бактерии представляют серьезную проблему в медицине, так как инфекции, вызванные бактериями с множественной устойчивостью, становится крайне сложно лечить.

Понимая один из механизмов выживания трудноубиваемых роев, ученые смогут нацелиться на этот процесс с помощью терапевтических препаратов.

"Подавление некросигналинга должно повысить эффективность антибиотиков и снизить появление устойчивых штаммов", — отметила Харши.

Исследование показало, что в бактериальном рое существует субпопуляция клеток, более уязвимых к антибиотикам, своего рода "пушечное мясо". Развивая такие разные типы клеток, рой повышает свои шансы на выживание по сравнению с одиночными бактериями.

"Многие клинически значимые бактерии проходят фазы своего инфекционного цикла вне хозяина, в суровых условиях, где роение повышает их шансы приобрести устойчивость к антибиотикам через некросигналинг. Лучшее понимание этого процесса может помочь его остановить", — заключила Харши.