В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) обнаружили, что некоторые кишечные бактерии могут реанимировать дремлющие вирусы, скрывающиеся в других микроорганизмах. По словам ученых, это вирусное пробуждение высвобождает полномасштабные инфекции, которые разрушают клетки, несущие вирус.
Новизна исследования
Микроорганизмы зачастую производят вредные соединения, чтобы атаковать друг друга в тесноте кишечника. Но среди этого химического соединения колибактин кажется необычным. Он не разрушает целевые организмы напрямую. Вместо этого колибактин точно так же активирует латентные и смертельные вирусы, спрятанные в геномах некоторых бактерий.
Актуальность исследования
Исследователи давно ищут сильнодействующие соединения, которые производят микроорганизмы, очищая их в лаборатории и используя в качестве лекарственных препаратов. Ученым уже давно известно, что колибактин может разрушать клетки человека. Исследования показали, что колибактин повреждает ДНК, что может привести к колоректальному раку. Но установить связь между этим соединением и болезнью оказалось особенно сложно.
В 2006 году ученые сообщили, что клетки млекопитающих, столкнувшиеся с кишечной бактерией E. coli, получили фатальные повреждения своей ДНК. Исследователи связали это повреждение с кластером генов кишечной палочки, кодирующих механизм построения сложной молекулы. Молекулу, названную колибактином, было чрезвычайно трудно изучать. После многих попыток исследователи просто не смогли изолировать его от производящей его кишечной палочки.
Некоторые кишечные бактерии высвобождают полномасштабные инфекции, которые разрушают клетки, несущие вирус
Основываясь на этой работе, ученые в другом месте обнаружили окончательную связь с раком: отличительные отпечатки молекулы появляются в генах, которые, как известно, управляют ростом колоректального рака. Ранее ученые обнаружили, что колибактин из продуцирующих его бактерий может проникнуть в другие бактериальные клетки и повредить их ДНК. Затем авторы исследования задались вопросом, может ли быть замешана третья сторона — вирусы, заражающие бактерии. Эти вирусы, которые представляют собой не более чем фрагменты генетической информации, могут проникать в ДНК бактерий, разрушая в дальнейшем ее клетку.
Когда исследователи вырастили продуцентов колибактина вместе с бактериями, несущими такие латентные вирусы, они визуализировали резкое увеличение количества вирусных частиц и снижение роста многих вирусосодержащих бактерий. Команда показала, что колибактин действительно проникает в бактерии и повреждает ДНК. Это повреждение звучит как тревожный звонок для клеток, который пробуждает вирусы.
Авторы исследования идентифицировали ген резистентности, кодирующий белок, который нейтрализует соединение в самых разных бактериях. Хотя у колибактина явно есть опасная сторона, он может служить не только смертельным оружием. Например, как повреждение ДНК, так и пробужденные вирусы также могут вызывать генетические изменения, а не гибель соседних бактерий, потенциально принося пользу производителям колибактина.
Практическая значимость работы
В дальнейшем ученые планируют исследовать, как колибактин изменяет микробиом кишечника — какие из бактерий исчезают, а какие процветают после воздействия колибактина. Ключом к предотвращению рака может быть понимание воздействия колибактина на микробиом и того, как контролируется его производство.
Авторы другого исследования утверждают, что начало диабета 2 типа можно спрогнозировать с помощью кишечного микробиома.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
