Обнаружены ключевые регуляторы развития биоплёнок

Организованные сообщества бактерий, прикреплённые к поверхностям внутри и снаружи организма, — биоплёнки — ответственны за одни из самых вирулентных, устойчивых к антибиотикам инфекций у людей. Однако научное понимание того, как эти сообщества формируются, оставалось недостаточным.

Исследование под руководством биолога из Сиракьюсского университета проливает новый свет на этот процесс. Учёные обнаружили, что сложный каскад белков, связывающих энхансеры (EBPs), отвечает за включение генов, инициирующих формирование биоплёнки. Работа была опубликована 13 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Мы обнаружили сложный регуляторный каскад EBPs, который предназначен для высокой чувствительности к сигналам окружающей среды», — говорит Энтони Гарса, доцент биологии и автор-корреспондент исследования. «Выявленная нами регуляторная схема сильно отличается от тех, что наблюдались ранее».

Команда Гарсы обнаружила, что регуляторная сеть, сигнализирующая о развитии биоплёнки, довольно сложна и аналогична той, что обычно встречается у более высокоорганизованных организмов. «Бактериальные клетки, образующие биоплёнки, требуют кооперативного поведения, подобного клеткам в более сложных организмах», — объясняет он. Исследователи также начали идентифицировать сигналы, активирующие схему EBPs и соответствующие гены биоплёнки.

По словам Гарсы, понимание того, как генетически инициируются биоплёнки, является ключом к разработке новых способов предотвращения и/или лечения инфицированных поверхностей. Бактерии стимулируются к организации в биоплёнки несколькими механизмами, включая голодание, высокий уровень питательных веществ, распознавание тканей и сигнализацию кворума (клеточной плотности). Поскольку организация требует много энергии, бактерии должны быть уверены, что условия оптимальны.

Например, бактериальные клетки могут распознавать желаемую ткань хозяина, такую как лёгочная ткань. Оказавшись там, клетки «оценивают», достаточно ли рядом их «собратьев» для формирования биоплёнки. В этом случае в запуске процесса работают как распознавание ткани, так и сигнализация кворума.

«К сожалению, биоплёнки могут быть в тысячу раз более устойчивы к антибиотикам, чем свободноживущие бактерии», — отмечает Гарса. «После установления биоплёнки чрезвычайно устойчивы к убивающим агентам — химикатам, чистящим средствам, антибиотикам. Ключ к предотвращению их развития — в понимании того, как они начинаются».