Бактерии «взломали» систему безопасности своих соседей по микробиому

В борьбе друг против друга кишечные бактерии используют уникальные комбинации токсинов, от которых сами защищены, но некоторые из них способны «взломать» такую защиту. Исследование, опубликованное в журнале Nature, демонстрирует, что для выживания их конкурентам приходится подбирать соответствующие комбинации нейтрализующих генов.

Конкуренция бактерий в густонаселенных местах обитания вроде кишечника млекопитающих очень высока. Чтобы «давить» соседей, бактерии используют системы токсинов. Система секреции шестого типа (T6SS) — одна из таких. С ее помощью грамотрицательные «коренные» бактерии выделяют токсины, нацеленные против окружающих клеток. Сами они при этом не страдают, — их безопасность обеспечивают гены иммунитета. Белковые продукты этих генов связываются с токсинами и нейтрализуют их.

Бенджамину Россу (Benjamin Ross) и его коллегам из Университета Вашингтона удалось зафиксировать «взлом» этой системы безопасности. Проверив 553 образца метагеномов они обнаружили, что гены иммунитета, характерные для бактерии Bacteroides fragilis — типичного представителя кишечной микробиоты — встречаются в некоторых образцах гораздо чаще, чем другие гены этой бактерии. Более того, они нашлись в образцах, в которых этой бактерии вообще не было.

Зато в этих образцах были другие бактерии рода Bacteroides и количество секвенированных генов иммунитета отлично коррелировало с количеством их маркерных генов в образцах. Исследователи предположили, что они «украли» у B. fragilis ее гены, потому что их наличие давало существенное преимущество для выживания.

Чтобы это доказать, ученые организовали соревновательный эксперимент, в котором за ограниченные ресурсы боролись B. fragilis и «взломщики». Подсчет в конце эксперимента продемонстрировал, что порча сворованных генов иммунитета может уменьшить приспособленность взломщиков. Обратный опыт, в котором кишечной палочке исследователи «подарили» плазмиду с генами иммунитета, тоже подтвердил их пользу при совместной культивации с B. fragilis. Результаты этого исследования могут объяснять плохую приживаемость новых бактерий в уже устоявшемся кишечном сообществе.

Бактерии рода Bacteroides были недавно замечены за полезным занятием. Выяснилось, что их ферменты могут ликвидировать негативные последствия питания красным мясом. Они высвобождают из него канцерогенный компонент и помогают его утилизировать без вреда для человека.

Вера Мухина