Ученые Национального центра научных исследований Франции и Университета Поля Сабатье впервые раскрыли механизм, защищающий группы бактерий от воздействия антибиотиков и токсичных вещества. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Узнайте больше в полной версии ➞В ходе экспериментов было испытано воздействие антибиотиков различных классов на популяции стрептококка Streptococcus pneumoniae — бактерий, вызывающих пневмококковые инфекции. Целью ученых было изучение стресс-индуцируемой системы, лежащей в основе чувства кворума — регуляции активности (экспрессии) генов в зависимости от количества и плотности бактериальных клеток в популяции.
Когда бактерии сталкиваются с источником стресса, происходят изменения в экспрессии определенных генов, что делает микроорганизмы более устойчивыми к летальным дозам антибиотиков. Одновременно с этим клетки производят молекулярные сигналы тревоги — белки алармоны — для активации бактерий, находящихся по соседству.
Алармоны способствуют тому, что бактерии приобретают особое состояние, называемое компетентностью к естественной трансформации. Компетентная клетка готова к горизонтальному переносу генов от других бактерий, в том числе ДНК, которая способствует устойчивости к антибиотикам. Кроме того, компетентность к трансформации сама по себе наделяет клетки повышенной выживаемостью.
Ученые выяснили, что для того, чтобы бактерии, которые еще не подвергались стрессу, могли подготовиться к угрозе, необходимо достаточное количество алармонов. Это означает, что для успешной передачи сигналов необходимо значительное число бактерий, воспринимающих стресс. Это чувство кворума ограничивает избыточные затраты энергии и обеспечивает скоординированный ответ в популяции микроорганизмов. Поскольку активация происходит постепенно, клетки в популяции в разной степени компетентны, что создает разнообразие и увеличивает шансы всей группы бактерий на выживание.
Открытие этого механизма прокладывает путь к разработке новых методов лечения антибиотиками, воздействующих на систему бактериальной коммуникации, что может повысить эффективность лечения.