Межвидовая конкуренция в микробиоте

Vignette

Динамическое равновесие кишечной микробиоты с точки зрения качественного и количественного состава зависит не только от взаимодействия между микробами и человеческим организмом, но также от взаимоотношений видов, обитающих на одном пространстве. Как они сосуществуют в этой экосистеме? Американские ученые объяснят принципы взаимодействия микроорганизмов и расскажут об их сильной и уникальной антимикробной активности.

Как правило, микробиоту колонизируют сразу несколько штаммов одного и того же вида бактерий. Бактерии близких видов развили свойства, которые позволяют им либо сосуществовать в одной экосистеме (поглощая разные питательные вещества, занимая разные жизненные пространства и действуя сообща), либо бороться или конкурировать с соседями. При изучении одного из наиболее распространенных штаммов бактерий вида Bacteroides fragilis ученые обнаружили совершенно новый и уникальный тип микробного антагонизма.

Эукариотический убиквитин-подобный токсин

Большинство штаммов B. fragilis выделяет антимикробные вещества. Однако на сегодняшний день идентифицировано только одно – белок BSAP-1*, токсин, вызывающий лизис бактериальных клеток. В ходе исследования был открыт белок, продуцируемый штаммом 638R бактерии B. fragilis, который опосредует проявления межвидового антагонизма. Это эукариотический убиквитин-подобный белок (BfUbb**). Несмотря на 84 %-ное сходство с человеческим убиквитином, BfUbb является отдельным видом белка с N-концевым сигнальным пептидом, который отщепляется от зрелого белка. Этот зрелый белок из 76 аминокислотных остатков, будь то секретируемый природным штаммом (638R) или синтезируемый, проявляет антимикробную активность в отношении многих штаммов B. fragilis. При совместном действии токсины BSAP-1 и BfUbb поражают 75 % из 40 штаммов B. fragilis.

Селективное преимущество

По мнению авторов, механизм получения этого гена все еще неясен, хотя в его основе может лежать горизонтальный перенос генов. Штаммы, получившие этот ген, обладают селективным преимуществом по сравнению с другими штаммами B. fragilis. В результате им удается более успешно колонизировать экосистему кишечника. Понимание механизмов микробного антагонизма и обнаружение веществ, отвечающих за конкурентное преимущество штаммов бактерий в колонизации экосистемы кишечника, позволит создавать штаммы пробиотических бактерий, способных к долгосрочной колонизации и обладающих терапевтическим действием.

 

*Антимикробный белок 1, секретируемый бактериями отряда Bacteroidales

**Эукариотический убиквитин-подобный белок, секретируемый бактериями вида B. fragilis

 

Источники литературы:

1.Chatzidaki-Livanis, M. et al. Gut Symbiont Bacteroides fragilis Secretes a Eukaryotic-Like Ubiquitin Protein That Mediates Intraspecies Antagonism. MBio 8, (2017)