Патогенные штаммы сальмонеллы оказались способными к вступлению в своеобразные "союзы" — колонии с особой химической средой, которая защищает ее от появления мутантов-"нахлебников", активно расходующих ресурсы и не приносящих пользы "альянсу", заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Бактерия сальмонеллаВ последние несколько лет биологи выяснили, что бактерии умеют поддерживать сложную систему отношений между индивидуальными особями и целыми колониями при помощи специальных сигнальных молекул. Эти молекулы помогают бациллам отличать представителей своего штамма от других микробов этого же вида, и принимать участие в коллективных действиях. Подобные стратегии позволяют бактериям защищаться от врагов и быстро реагировать на появление антибиотиков или других угроз для благополучия колонии.

Группа биологов под руководством Вольфа-Дитриха Хардта (Wolf-Dietrich Hardt) из Высшей технической школы Швейцарии в Цюрихе наблюдала за развитием подобных взаимоотношений внутри колонии Salmonella typhimurium, которая делится на две неравных группы, исполняющих разные функции.

Так, относительно небольшая группа из высоко патогенных клеток отвечает за "безопасность" колонии. Эти бациллы проникают в заражаемые ткани и вызывают воспаление, вынуждая лейкоциты и другие иммунные клетки уничтожить их "конкурентов" — других бактерий. Вторая группа состоит из менее заразных бактерий, которые исполняют роль "генетической копилки", где накапливаются полезные мутации и в которой вырастают "дорогие" с точки зрения ресурсов колонии патогенные сальмонеллы.

Хардт и его коллеги обнаружили, что вторая группа бактерий играет ключевую роль в защите колонии от мутировавших бацилл, потребляющих ресурсы и не исполняющих "общественные" функции. Проследив за жизнью таких бактерий в кишечнике мыши, ученые выяснили, что они защищают себя от "нахлебников", выделяя особый белок HilE. По всей видимости, это вещество не только контролирует численность патогенных сальмонелл, но и защищает колонию от появления "асоциальных" мутантов, заключают авторы статьи.

Источник: РИА Новости

Один из способов, которыми клетки (не только иммунные) борются с инфекцией, — это попросту поедание чужаков-патогенов. Клетка поглощает бактерию и переваривает её с помощью пищеварительных ферментов, которые содержатся в особых мембранных органеллах — лизосомах.

Сальмонеллы (зелёные), вторгшиеся в эритроцит (фото David Holden / Imperial College London)Но бактерии из рода Сальмонелл успешно сопротивляются такому поглощению. Точнее, не самому поглощению, а именно перевариванию с помощью лизосом. Лизосомам необходимо постоянно пополнять запасы пищеварительных ферментов, которые транспортируются к ним от синтезирующих белки рибосом.

Исследователи из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) обнаружили, что сальмонеллы, попав в клетку, подавляют работу транспортной системы, которая перевозит ферменты к лизосомам. В итоге ферменты в лизосоме истощаются, и сальмонелла может её не бояться.

Любопытно, что бактерии, как пишут исследователи в журнале Science , могут использовать испорченные лизосомы в своих нуждах. Понятно, что в них содержится много белков — как полупереваренных, так и целых, и не только белков. Всё это для сальмонеллы источник питательных веществ. То есть бактерия не только обезоруживает клетку, но и грабит её.

В дальнейшем исследователи планируют побольше узнать о механизме, с помощью которого сальмонелла подавляет клеточный транспорт ферментов. Сведения об этом помогут создать более эффективные средства борьбы с этими бактериями, которые служат причиной множества болезней, от гастроэнтеритов до сепсиса и брюшного тифа.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Короткая последовательность ДНК превращает бактерии, живущие в нематодах, в грозное биологическое оружие — а потом вновь делает из них кротких симбионтов. Такой же механизм может работать у кишечных патогенов, которые в мирной форме способны переждать лечение антибиотиками.

Жизненный цикл нематоды Heterorhabditis bacteriophora мог бы стать сюжетом для эффектного фильма ужасов. Нематоды выводятся из отложенных яиц, но у H. bacteriophora детёныши иногда не дожидаются этого момента и выходят из яиц прямо в утробе матери. Родитель погибает, а потомство, роясь в его теле, находит особые полости, заполненные бактериями Photorhabdus luminescens. Бактерии переходят во владение детёнышей и на какое-то время засыпают.

Маленькие нематоды затем устремляются на поиски пищи. Блуждая в почве, они находят личинку какой-нибудь моли и проникают внутрь — либо через естественные отверстия, либо попросту прогрызая себе ход в теле жертвы. Оказавшись на месте, они выплёвывают бактерии, которых взяли в теле матери. Но теперь эти бактерии разительно отличаются от себя прежних: они стали в несколько раз больше, из бесцветных превратились в красных и выделяют токсин, убивающий личинку. Какое-то время нематоды и бактерии питаются общей жертвой; бактерии при этом помогают нематодам усваивать питательные вещества. Но однажды бактерии дают сигнал червям размножаться — и цикл повторяется.

Об этом своеобразном сотрудничестве известно давно, и P. luminescens давали разные остроумные имена, вроде «бактерия Халк» или «бактерия Джекилл-и-Хайд». Но механизм, позволяющий микробам переходить из одной формы в другую, оставался загадкой. Считалось, что мирная форма существует исключительно в теле нематоды матери, а потом, повинуясь некоему сигналу, переходит в «Халк-форму», чтобы помочь справиться с жертвой. Исследователи из Мичиганского университета (США) выяснили, что обе формы существуют внутри нематод одновременно и переключения между ними происходят спонтанно.

В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи описывают относительно короткую регуляторную последовательность в ДНК бактерий, названную madswitch. Если этот регуляторный участок отключить, никаких превращений ни в «Халка», ни обратно не будет. При этом черви держат запас и тех и других — на случай охоты и на случай размножения, поскольку агрессивная форма не может успешно закрепиться в организме потомства.

Авторы работы полагают, что такой же механизм есть и у бактерий кишечной микрофлоры человека. Во всяком случае последовательность ДНК, чрезвычайно напоминающая madswitch, присутствует у кишечной палочки, которая может мирно жить у нас в кишечнике, а может дать начало тяжёлому заболеванию. Точно так же способны вести себя бактерии рода Сальмонелла или знаменитый метициллин-резистентный золотистый стафилококк.

Подобная «двуликость» помогает бактериям избежать гибели: пассивная миролюбивая форма P. luminescens более устойчива к антибиотикам, и, возможно, патогенные желудочно-кишечные бактерии выживают аналогичным образом, превращаясь на время в невинную микрофлору.