Биологи из Центра Джона Иннеса совместно с коллегами из Йоркского университета и Гарварда раскрыли механизм, с помощью которого бактерии распространяют гены устойчивости к антибиотикам. Исследование было сосредоточено на агентах переноса генов (GTA) – частицах, которые внешне напоминают вирусы, но функционируют под контролем бактериальной клетки. Результаты работы представлены в научном журнале «Nature Microbiology».
Агенты переноса генов представляют собой фрагменты древних вирусов-бактериофагов, которые в процессе эволюции были адаптированы микроорганизмами для собственных нужд. Эти частицы выступают в роли курьеров: они упаковывают участки ДНК одной клетки и доставляют их соседним особям. Такой процесс, известный как горизонтальный перенос генов, позволяет бактериальным популяциям быстро приобретать новые признаки, включая защиту от лекарственных препаратов.
Одним из ключевых этапов этого процесса является лизис – разрушение клеточной оболочки, необходимое для выхода накопленных частиц GTA наружу. Исследователи обнаружили систему из трех генов LypABC, которая выступает центральным узлом управления этим механизмом у бактерии Caulobacter crescentus. Эксперименты показали, что при удалении этих генов выход генетических курьеров прекращается, а их избыточная активация приводит к массовой гибели бактерий.
Наиболее примечательным открытием стало то, что система LypABC по своей структуре напоминает антивирусный иммунитет бактерий. Биологические компоненты, которые обычно служат для защиты от внешних угроз, в данном случае были перепрофилированы для обеспечения передачи генетического материала внутри колонии. Фактически бактерии используют модифицированные инструменты обороны для контролируемого разрушения собственных клеток ради выживания популяции в целом.
Авторы работы отмечают, что строгий контроль над работой LypABC критически важен, так как любая ошибка в регуляции этого процесса становится токсичной для микроорганизма. По словам ведущего автора исследования Эммы Бэнкс, обнаруженная пластичность бактериальных систем помогает лучше понять пути распространения антибиотикорезистентности. В дальнейшем ученые планируют изучить конкретные сигналы, которые активируют этот механизм в естественной среде обитания микробов.
