Холера - это бактериальная инфекция, распространяющаяся через пищу и питьевую воду, загрязненные холерными вибрионами. Это заболевание ежегодно вызывает до 120 000 случаев смерти во всем мире. Авторы нового исследования утверждают, что они обнаружили механизм, посредством которого V. cholerae становится более опасным. Это открытие позволяет лучше понять механизмы передачи холеры и других заболеваний. Группа ученых из Швейцарии, во главе с Melanie Blokesch, обнаружили, что V. cholerae прокалывает и убивает близлежащие бактерии, иногда даже из своего штамма, с помощью подпружиненного копьевидного оружия. Затем бактерия засасывает ДНК своей жертвы, что позволяет ей распространяться дальше по организму хозяина.
Исследователи опубликовали доклад о своей научной работе в журнале Science. Холерные вибрионы в естественной среде живут в воде и паразитируют в мельчайших планктонных ракообразных. Питаются они хитином - сахарным полимером, входящим в состав оболочек ракообразных. Когда это происходит, V. cholerae переходит в особый режим выживания, при котором он атакует соседние патогенные бактерии своим копьем, как оружием. Ученые назвали этот способ самозащиты бактерий системой секреции 6-го типа (type VI secretion system, T6SS). Целью этого исследования было подробное изучение механизмов выживания V. cholerae. Авторы изучали разнообразные штаммы V. cholerae, в том числе те, которые вызывают пандемию холеры, начавшуюся в 1960-х годах, и продолжающуюся до сих пор. Чтобы выяснить способы подавления этих штаммов в их естественной среде, исследователи выращивали их на оболочках ракообразных, позволяя им питаться хитином. Используя генетические и биовизуализирующие методы, они обнаружили, что во время этой атаки T6SS не только пронзает и убивает близлежащие бактерии, в том числе его собственного вида, но и крадет их ДНК. Этот процесс известен как горизонтальный перенос генов и активируется тогда, когда V. cholerae находится в своей естественной среде обитания. Этот метод позволяет V. cholerae увеличивать свою вирулентность. «Используя этот способ приобретения ДНК, одна клетка холерного вибриона может поглотить фрагменты ДНК другой клетки, содержащие более 40 генов. Это огромное количество новой генетической информации», - говорит Blokesch. Ученые считают, что их открытие имеет важное значение, и объясняет механизм горизонтального переноса генов в массиве бактерий. Между тем общеизвестно, что горизонтальный перенос генов играет важную роль в ускорении развития антибиотикорезистентности патогенных микроорганизмов. Кроме того, тот факт, что T6SS активируется в среде, содержащей хитин, означает что V. cholerae может представлять большую угрозу для людей, диета которых богата этим веществом; T6SS может также убивать защитные бактерии, которые живут в кишечнике человека. Теперь исследователи планируют изучить взаимосвязь между активностью T6SS и интенсивностью горизонтального переноса генов. Blokesch добавляет: «Изучая это взаимодействие, мы сможем лучше понять эволюционные силы, которые воздействуют на человеческие патогены и, возможно, углубить свои знания о механизмах заражения холерой».