Открытие манипуляции плазмид-хозяин бросает вызов учебникам биологии

Бактерии могут передавать генетическую информацию друг другу, чтобы получить преимущество перед конкурентами в своей среде.

Один из способов — передача конъюгативных плазмид — мобильных, независимых фрагментов ДНК. Они часто дают бактериям полезные свойства, например, устойчивость к антибиотикам или улучшенную способность колонизировать растения.

Однако иногда эти плазмиды могут долго сохраняться, не давая хозяину очевидных преимуществ. До сих пор было не до конца понятно, почему это происходит и в какой степени плазмиды могут манипулировать экспрессией генов у бактерий.

Исследование группы Мэлоун в Центре Джона Иннеса проливает новый свет на эти взаимоотношения. Это открывает возможности для лучшего понимания распространения и сохранения плазмид, включая механизмы взаимодействия патогенов с плазмидами множественной лекарственной устойчивости, что ведёт к антибиотикорезистентности в клинике.

Исследование, опубликованное в PLOS Biology, изучает ген плазмиды, кодирующий белок RsmQ.

Эксперименты с почвенной бактерией Pseudomonas fluorescens показали, что RsmQ может манипулировать тем, как бактерия-хозяин воспринимает внешнюю среду. При наличии плазмиды с RsmQ клетка реагировала иначе: лучше выживала на разных источниках пищи и меньше двигалась.

Результаты показывают, что плазмиды могут регулировать и манипулировать поведением бактерий в большей степени, чем считалось ранее.

«Самое захватывающее в этом исследовании — наблюдать, как плазмида может полностью перепрограммировать клетку-хозяина», — объяснила первый автор, доктор Кэтриона Томпсон.

«Это означает, что плазмиды могут перемещаться в бактериальной популяции и менять поведение своих хозяев, как в лаборатории, так и в почве. Это может повлиять на наше понимание того, как плазмиды сохраняются и меняют бактериальное поведение в окружающей среде».

В исследовании сообщается, что RsmQ — это первый случай глобального регулятора, кодируемого плазмидой — белка, способного включать и выключать другие белки, меняя поведение клетки.

«Наличие таких глобальных регуляторов предполагает гораздо более симбиотические отношения между плазмидами и их хозяевами, — объясняет доктор Томпсон. — Это бросает вызов нашему обычному представлению о плазмидах, согласно которому они сохраняются, только будучи полезными для бактерий».

RsmQ обнаружен на многих крупных конъюгативных плазмидах, включая другие экологические и клинически значимые плазмиды.

Понимание того, как этот белок влияет на поведение плазмид, имеет значение для борьбы с антибиотикорезистентностью в клинике, а также для защиты и производства сельскохозяйственных культур.