Грибные антибиотики могут влиять на развитие микробиомов: эксперименты на сыре

Грибы производят метаболиты, которые люди используют для улучшения здоровья, например, пенициллин. Однако экология грибных метаболитов в микробных сообществах изучена плохо. В новом исследовании, опубликованном в mBio, ученые использовали сырные корочки, чтобы показать, как грибные антибиотики влияют на развитие микробиомов.

Лаборатория Бенджамина Вулфа, Ph.D., из Университета Тафтса, изучает, как грибы взаимодействуют с другими микробами, используя сырные корочки как модельную микробную экосистему.

Сырные корочки — это микробные сообщества, формирующиеся на поверхности выдержанных сыров (например, Бри, Таледжо). Они придают сыру уникальные свойства.

Несколько лет назад сыровар обратился к Вулфу с проблемой: плесень рода Penicillium нарушала нормальное развитие корочки на его сырах. Это предоставило возможность изучить экологию, генетику и химию грибково-бактериальных взаимодействий.

Исследователи из лаборатории Вулфа и Нэнси Келлер (Университет Висконсина) удалили у плесени ген laeA, который контролирует экспрессию специализированных (вторичных) метаболитов, секретируемых грибами в окружающую среду.

Ученые добавили нормальную и генетически модифицированную (с удаленным laeA) Penicillium в сообщество бактерий сырной корочки, чтобы увидеть, как изменится развитие бактериального сообщества.

Оказалось, что удаление laeA привело к потере большей части антибактериальной активности плесени. Это позволило сузить поиск до конкретных областей грибного генома и идентифицировать один класс соединений — псевротины.

Псевротины — это метаболиты, производимые различными грибами, обладающие биологической активностью (модуляция иммунной системы, инсектицидное и антибактериальное действие).

Исследование впервые показало, что псевротины могут контролировать рост и развитие бактериальных сообществ, сосуществующих с грибами. Псевротины, продуцируемые Penicillium в сыре, сильно подавляли определенные бактерии (Staphylococcus, Brevibacterium, Brachybacterium, Psychrobacter), что вызывало резкий сдвиг в составе микробиома сырной корочки.

Это демонстрирует, что антибиотики, секретируемые грибами, могут контролировать развитие микробиомов. Поскольку многие грибы производят аналогичные метаболиты в других экосистемах (от микробиома человека до почв), исследователи полагают, что такие механизмы взаимодействия широко распространены.

Результаты помогают идентифицировать «проблемные» виды плесени в сыроварении и понять, что, употребляя фермерский сыр, мы потребляем метаболиты, которые микробы используют для конкуренции и кооперации в сообществах.