Американские биологи из Медицинского института Говарда Хьюза обнаружили, что кишечные бактерии могут активировать «спящие» вирусы в ДНК других бактерий. Это может привести как к уничтожению конкурентов, так и к полезным мутациям в них. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Бактерии способны вырабатывать токсины для борьбы с другими видами бактерий. Одним из таких необычных токсинов является колибактин. В 2006 году французские ученые сообщили, что в клетках млекопитающих при взаимодействии с кишечной палочкой (E. coli) наблюдалось повреждение ДНК, что может вызвать колоректальный рак. Это связали с действием сложной молекулы, которую назвали колибактином. Ученым долгое время не удавалось изолировать колибактин из его продуцентов, поэтому его исследовали косвенными методами. Сейчас, изучая молекулярные механизмы синтеза колибактина, исследователям удалось установить его структуру и выявить, что он повреждает ДНК, случайным образом связываясь с двойной спиралью. Кроме того, биологи выяснили, что действие этой молекулы связано с некоторыми генами, которые отвечают за развитие рака толстой кишки.
Американские ученые задались вопросом, как колибактин-продуцирующая кишечная палочка влияет на другие кишечные бактерии. Ранее исследования показали, что сама по себе эта молекула не слишком опасна для непродуцентов. Однако исследователи задались вопросом: а не может ли быть замешана третья сторона — вирусы бактерий? Они могут встраиваться в ДНК бактерий и долгое время оставаться в ней в неактивном состоянии. Как только они активируются, то начинается инфекция, которая вызывает гибель бактериальной клетки.
Биологи выращивали колибактин-продуцирующие бактерии вместе с бактериями, содержащими такие латентные вирусы. При этом число вирусных частиц увеличивалось, а рост непродуцентов угнетался. Ученые показали, что колибактин попадает в бактериальные клетки и повреждает их ДНК, что, в свою очередь, активирует «спящие» вирусы. При этом повреждения ДНК и активация вирусов не всегда ведут к гибели бактерии. Иногда в соседствующих бактериях могут происходить изменения, полезные для колибактин-продуцирующих бактерий. При этом соседствующие бактерии также могут быть устойчивы к колибактину. Ученые обнаружили ген белка, который нейтрализует колибактин во многих видах бактерий.
Ученые заметили, что рак толстой кишки — это, скорее всего, сопутствующий ущерб, возникающий в ходе жизнедеятельности колибактин-продуцирующих бактерий. Они вырабатывают колибактин для борьбы с соседствующими видами бактерий, а не с человеческими клетками, что и вовсе не имело бы смысла с точки зрения эволюции. Далее исследователи планируют выяснить, как именно колибактин влияет на сообщество кишечных бактерий: какие виды исчезают, какие, напротив, начинают расти активнее. Ученые считают, что для понимания связи колибактина с раком нужно изучить именно это, а также способы регуляции синтеза колибактина.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
