Учёные разгадали, как хищные бактерии распознают добычу

Разгадана давняя загадка того, как хищные бактерии умудряются распознавать и убивать других микробов. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Microbiology, специалисты из Бирмингемского и Ноттингемского университетов описали, как бактерии Bdellovibrio bacterivorous формируют на своей поверхности белки, чтобы овладеть добычей.


Профессор структурной биологии Бирмингема Эндрю Ловеринг сказал, что ещё с 1960-х было известно, как B. bacterivorous охотится и убивает других микробов. Она проникает в их клетки и поедает изнутри. Но оставалось неясным, каким образом она может прикрепляться к разнообразным жертвам.

Эндрю Ловеринг и профессор Лиз Сокет из Ноттингема сотрудничают в этой области почти 15 лет. Успеха удалось достичь, когда их молодые коллеги, студент бакалавриата Сэм Гринвуд и аспирантка лаборатории Сокет Асма Аль-Баяти обнаружили, что хищные бделловибрионы создают прочные пузырьки из части своей клеточной оболочки при нападении на добычу.

Профессор Лиз Сокет объяснила, что речь идёт о везикулах. Обычно это внутриклеточные органеллы, защищённые мембраной сумки, в которых запасаются или транспортируются питательные вещества. В случае с B. bacterivorous везикула создаёт нечто вроде воздушного шлюза или замочной скважины, что позволяет проникать в клетку-жертву. Затем учёные смогли выделить этот пузырёк из мёртвого микроба, ставшего добычей бактерии-хищника, что удалось впервые в истории науки. Пузырёк проанализировали, чтобы выявить способы, каким хищник взаимодействовал с жертвой.



Изучив изнанку пузырьков, исследователи поняли, что B. bacterivorous не может знать заранее, какими бактериями сможет отобедать, и потому размещает на своей поверхности ряд молекул для распознавания добычи, как бы создавая множество разных отмычек для «разблокировки» добычи всевозможных типов.

Затем по отдельности подвергли анализу соответствующие молекулы. И поняли, что те отращивают волокна, которые раз десять длиннее типичных для клеток глобулярных белков, обычно плотно свёрнутых в шарообразные структуры. Нитевидные выросты дают возможность орудовать на расстоянии и «осязать» через них добычу.

В общем выявили 21 волокно различного типа. Исследователи озадачились тем, как эти «щупальца» функционируют и на клеточном, и на молекулярном уровнях, в том числе с привлечением методов генной инженерии.

Поскольку изучаемый штамм бактерий-хищников обычно обитает в почве, он обзавёлся широким спектром средств нападения. В результате сопоставление типов «щупалец» и соответствующих им жертв — это настоящий квест. Однако с энной попытки удалось найти химический след на бактерии-жертве, который совпадал с кончиком волокна. Так удалось подтвердить и функции молекулярных выростов, и выбор с их помощью добычи.

Научный проект интересен не только теоретически: понимание бактерий-охотников перспективно для использования их в качестве живых натуральных антибиотиков, например, для борьбы с порчей продуктов питания или защиты окружающей среды.