Убийство ради ДНК: Хищническое устройство холерного вибриона

Холеру вызывает бактерия Vibrio cholerae, поражающая тонкий кишечник. Учёные из EPFL показали, что V. cholerae использует крошечное копьё, чтобы пронзать и убивать соседние бактерии — даже своего вида — и красть их ДНК. Этот механизм, известный как «горизонтальный перенос генов», позволяет холерному вибриону становиться более вирулентным, поглощая признаки своей жертвы. Исследование опубликовано в Science.

Лаборатория Мелани Блокеш в EPFL выяснила, что V. cholerae использует хищническое убивающее устройство — систему секреции VI типа (T6SS). Это похожее на пружинное копьё, которое постоянно выстреливает. Когда V. cholerae приближается к другим бактериям, копьё пробивает в них отверстие, что приводит к их гибели и высвобождению генетического материала, который хищник втягивает в себя.

Убийство соседей и кража генов

Это хищническое поведение запускается средой обитания бактерии. Холерный вибрион естественным образом живёт в воде, прикрепляясь к мелким планктонным ракообразным, и питается хитином — основным компонентом их панцирей. Когда хитин доступен, V. cholerae переходит в агрессивный режим выживания — «естественную компетентность». В этом режиме бактерия атакует соседние бактерии своим копьём.

Учёные протестировали различные штаммы бактерии со всего мира, многие из которых были вовлечены в 7-ю пандемию холеры, начавшуюся в 1960-х годах. Выращивая бактерии на хитиновых поверхностях, имитирующих их естественную среду, они обнаружили, что крошечное копьё не только является частью системы выживания, но и способствует переносу генов, которые могут сделать бактерию более устойчивой к угрозам, включая антибиотики.

«Используя этот способ получения ДНК, одна клетка V. cholerae может поглотить фрагменты, содержащие более 40 генов от другой бактерии. Это огромный объём новой генетической информации», — говорит Мелани Блокеш.

Важность исследования заключается в том, что горизонтальный перенос генов — широко распространённое явление среди бактерий, способствующее распространению факторов вирулентности и устойчивости к антибиотикам. Кроме того, активация убивающего устройства хитином, вероятно, делает бактерию более опасной для пациентов, так как это молекулярное копьё может убивать и защитные бактерии в кишечнике человека.

Сейчас исследователи изучают взаимосвязь между хитин-индуцированным производством копья и горизонтальным переносом генов, чтобы лучше понять эволюционные силы, формирующие патогены человека, и, возможно, пути передачи холеры.