Как бактерии E. coli восстанавливаются после метаболического удара
Устойчивость бактерий к антибиотикам — одна из крупнейших угроз глобальному здоровью. Учёные стремятся понять механизмы эволюции бактерий, чтобы противостоять этой угрозе.
Исследователи из Университета Делавэра и Калифорнийского университета в Сан-Диего изучили, как E. coli мутируют и адаптируются после серьёзного нарушения метаболизма. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Экспериментальный подход
Учёные применили два комплементарных метода:
- Полногеномное секвенирование (геномный анализ)
- Анализ метаболических потоков (flux analysis)
Это позволило увидеть связь между генотипом (мутациями) и фенотипом (восстановлением роста).
Ход исследования
- У десяти штаммов E. coli была "выключена" способность использовать фермент фосфоглюкозоизомеразу, критически важный для метаболизма глюкозы.
- Это снизило скорость роста бактерий на 80%.
- В процессе эволюции и размножения клетки восстановили от 46 до 71% своей скорости роста.
Ключевые мутации и выводы
С помощью анализа метаболических потоков и генома были обнаружены три мутации в генах sthA, pntAB и crr. Эти мутации помогли клеткам ускорить метаболические этапы, нарушенные отсутствием фосфоглюкозоизомеразы.
Основной вывод: Биологические системы чрезвычайно гибки. Клетка может восстановить рост, даже лишившись одного из важнейших генов метаболизма глюкозы.
Эта гибкость — палка о двух концах. В случае с устойчивостью к антибиотикам она означает, что для эффективного подавления бактерий недостаточно одной мишени — клетки найдут обходной путь.
Следующий этап работы — изучение нового набора штаммов E. coli с другими характеристиками.