Холера возникает, когда бактерия холерного вибриона заражает тонкий кишечник. Заболевание характеризуется острой водянистой диареей, в результате которой наступает тяжелое обезвоживание. Ученые уже показали, что холерные вибрионы убивают соседние бактерии, а затем забирают их ДНК. Этот механизм, известный как «горизонтальный перенос генов», делает бактерии — возбудители холеры более опасными.
Мелани Блокеш (Melanie Blokesch) обнаружила, как холерные вибрионы уничтожают окружающие бактерии и забирают их ДНК. Такое молекулярное устройство называется «секреторная система VI типа» и, как известно, существует у многих видов бактерий. Когда холерные вибрионы приближаются к другим бактериям, они пробивают отверстие и оставляют их умирать, забирая их генетический материал.
Бактерии холеры живут в воде, в основном в море, где много ракообразных и планктона. Там они питаются компонентами их оболочек: сахарным полимером под названием хитин. Когда хитин есть в наличии, холерный вибрион переходит в режим агрессивного выживания под названием «природная компетентность».
Мелани Блокеш исследовала, как холерный вибрион использует это поведение, чтобы конкурировать за выживание в природе. В ее лаборатории находятся различные штаммы бактерий со всего мира, большинство из которых участвовали в 7-й пандемии холеры, которая началась в Индонезии в 1960-х годах, быстро распространилась в Азию, Европу и Латинскую Америку.
Исследователи вырастили эти бактерии на хитине, которые моделировали в их естественной среде обитания. Они обнаружили, что уничтожение соседних бактерий не только часть системы естественного выживания холерных вибрионов, но это также способствовало переносу генов, которые делают бактерии более устойчивыми, даже к антибиотикам. Затем ученые использовали генетические методы для определения механизма, который задействован в «горизонтальном переносе генов».
«Используя поглощение ДНК, одна клетка холерного вибриона может поглотить фрагменты, содержащие более 40 генов из другой бактерии», — утверждает Мелани Блокеш. «Это огромное количество новой генетической информации».
Это явление называют «горизонтальным переносом генов», в отличие от обычного «вертикального» прохождения генов от родителей к потомству.
Важность этого исследования заключается в том, что горизонтальный перенос генов является широко распространенным явлением в бактериях и способствует рассеиванию факторов вирулентности и сопротивлению к антибиотикам. Кроме того, активация бактерий опасна для пациентов, так как они могут убить полезные бактерии в кишечнике человека.
«Изучая это взаимодействие, мы сможем лучше понять эволюционные силы, которые формируют человеческие патогены и, возможно, также передачу холеры», — говорит Блокеш.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Borgeaud, Sandrine; Metzger, Lisa C.; Scrignari, Tiziana; Blokesch, Melanie (2015) The type VI secretion system of Vibrio cholerae fosters horizontal gene transfer // Science — vol. 347 (6217) — p. 63-67
