Лаборатория Мелани Блокеш из EPFL обнаружила, как V. cholerae использует хищное устройство для уничтожения, чтобы конкурировать с окружающими бактериями и красть их ДНК. Это молекулярное устройство для убийства — подпружиненное копье, которое постоянно стреляет. Это оружие называется «системой секреции типа VI» (T6SS), и известно, что оно существует у многих типов бактерий.
Когда V. cholerae приближается к другим бактериям, копье пробивает в них отверстие, оставляя их умирать и высвобождать свой генетический материал, который хищник втягивает в себя.Убийство соседей и кража геновЭто убийство копьем, хищное поведение запускается окружающей средой бактерии.
Бактерия холеры естественным образом обитает в воде, например в море, где прикрепляется к небольшим планктонным ракообразным. Там он питается основным компонентом их оболочек: полимером сахара, называемым хитином.
Когда хитин доступен, V. cholerae переходит в агрессивный режим выживания, называемый «естественной компетентностью». В этом режиме V. cholerae атакует своим копьем соседние бактерии, даже если они одного вида.Мелани Блокеш намеревалась изучить, как V. cholerae использует это поведение, чтобы бороться за выживание в природе.
В ее лаборатории были протестированы различные штаммы бактерий со всего мира, большинство из которых были причастны к седьмой пандемии холеры, которая началась в Индонезии в 1960-х годах, быстро распространилась в Азии, Европе и Латинской Америке и до сих пор поражает население. .Исследователи вырастили эти бактерии на хитиновых поверхностях, имитирующих их естественную среду обитания на ракообразных. Они обнаружили, что крошечное копье не только является частью естественной системы выживания V. cholerae, но и способствует передаче генов, которые могут сделать бактерии более устойчивыми к угрозам, даже к антибиотикам. Затем исследователи использовали генетические методы и методы биоизображения, чтобы определить в реальном времени, какие механизмы задействованы в этом событии, которое называется «горизонтальным переносом генов».
«Используя этот способ получения ДНК, одна клетка V. cholerae может поглощать фрагменты, содержащие более 40 генов другой бактерии», — говорит Мелани Блокеш. «Это огромное количество новой генетической информации». Это явление называется «горизонтальным» переносом генов, в отличие от обычного «вертикального» перехода генов от родителей к потомству.Важность этого исследования заключается в том, что горизонтальный перенос генов является широко распространенным явлением у бактерий и способствует распространению факторов вирулентности и устойчивости к антибиотикам. Кроме того, опосредованная хитином активация устройства для уничтожения копья, скорее всего, делает бактерии более опасными для пациентов, когда они их проглатывают, поскольку это молекулярное копье может также убивать защитные бактерии в кишечнике человека.
В настоящее время исследователи расширяют свое исследование взаимодействия между индуцированным хитином производством копья и горизонтальным переносом генов. «Изучая это взаимодействие, мы можем начать лучше понимать эволюционные силы, которые формируют человеческие патогены, а также, возможно, передачу холеры», — говорит Блокеш.