Израильские ученые описали новый механизм, который используют бактерии для защиты от антибиотиков
Ученые Еврейского университета Иерусалима показали, как движение жгутиков бактерий влияет на обмен генетическим материалом у бактерий.
Генетики раскрыли прямую связь между вращением бактериальных жгутиков – структур, используемых бактериями для движения – и активацией генов, которые позволяют бактериям передавать друг другу фрагменты ДНК.
Работа опубликована в журнале The EMBO Journal.
Процесс передачи генов, известный как бактериальная конъюгация, является ключевым механизмом, который позволяет бактериям передавать друг другу генетические признаки. При конъюгации бактерии прикрепляются друг другу и обмениваются плазмидами – кольцевыми фрагментами ДНК. Плазмида проникает в клетку и встраивается в ДНК бактерии-получателя. В результате бактерия может развить новый признак, например устойчивость к антибиотику.
Группа исследовала pLS20, широко распространенную плазмиду у бактерий Bacilli. Исследование показывает, что в жидких средах вращение жгутиков бактерий действует как механический сигнал, который активирует работу генов, необходимых для переноса ДНК.
Этот сигнал запускает экспрессию генов у бактерий-доноров, которые соединяются с бактериями-получателями. Возникает временный многоклеточный кластер, в котором бактерии тесно контактируют, что ускоряет передачу генетического материала.
Решающее значение имеет не только наличие жгутиков, но и их способность вращаться. Когда вращение жгутиков нарушалось – либо генетически, либо за счет увеличения вязкости окружающей среды – активность передачи генетического материала значительно снижалась.
"Наше исследование дает новое представление о том, как перенос ДНК синхронизируетсся с подвижным образом жизни бактерий, чем активнее бактерии двигаются, тем активнее они передают генетический материал", – говорит соавтор работы профессор Сигаль Бен-Йегуда
Понимание механизма передачи фрагментов ДНК у бактерий важно для разработки новых стратегий по сдерживанию распространения устойчивости к антибиотикам – серьезной проблемы общественного здравоохранения.