Учёные из Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий РАН в Оренбурге раскрыли молекулярный механизм, благодаря которому бактерии Chromobacterium subtsugae, поражающие насекомых, регулируют своё поведение, ориентируясь на численность своей популяции. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
В основе этого механизма лежит взаимодействие сигнальных белков, которые контролируют активность около трёхсот генов в бактериальных клетках. Такая иерархия позволяет синхронизировать производство веществ, участвующих в процессе заражения хозяина, а также стимулировать образование биоплёнок при достижении определённой концентрации бактерий.
Этот механизм так называемого «чувства кворума» — вид микроорганизменной коммуникации — помогает бактериям оценивать плотность своей популяции и включать гены, необходимые для проявления вирулентности и создания защитных сообществ. Биоплёнки дают бактериям устойчивость к неблагоприятным условиям и способствуют успешному заражению. Особую значимость исследовательский интерес представляет род Chromobacterium, члены которого поражают разных хозяев — от насекомых до млекопитающих, включая человека. Это позволяет изучать общие механизмы патогенности у разных видов.
Используя анализ генома и транскриптома штамма Chromobacterium subtsugae ATCC 31532, учёные обнаружили, что при достижении критической плотности бактерий активность 296 генов изменяется. Важную роль в регулировании играет белок CsuR, который реагирует на сигнальные молекулы — ацилированные гомосеринлактоны. CsuR запускает работу генов первого уровня, кодирующих дополнительные регуляторные белки MarR и TetR, которые затем контролируют другие группы генов.
Такая сложная иерархическая сеть обеспечивает точное и избирательное управление генами, благодаря специфическим сайтам связывания, на которые нацелены регуляторные белки.
Полученные результаты не только демонстрируют детали бактериальной коммуникации, но и открывают новые пути для борьбы с инфекциями. Нацеливаясь на регуляторные белки, можно нарушать коммуникацию бактерий и тем самым снижать их патогенность, что позволяет создавать более эффективные методы против микробных заболеваний без полного уничтожения бактерий.