Размер шрифта
Новости Спорт
15 000 ₽
Реклама 18+
ООО «ФОНКОР», ИНН: 7726752148
erid: 2RanymdFVoy
Участие в азартных играх
может привести к возникновению
зависимости от азартных игр
Выйти
Наука

Ученые объяснили, как бактерии постоянно модифицируют свои токсины

Nature Ecology & Evolution: эволюцию бактериального оружия движут три силы

Под давлением конкурентов и жертв бактерии десятилетиями модифицируют свое химическое оружие, состоящее из токсинов и антибиотиков. Ученым впервые удалось проследить эту гонку целиком. Работу выполнили команды Хельге Боде из Института наземной микробиологии Общества Макса Планка и Георга Хохберга из Марбургского университета в Германии. Статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.

Речь идет о нерибосомных пептидах — классе молекул, к которому принадлежит заметная часть самых мощных антибиотиков. Их собирают не рибосомы, а гигантские ферментные конвейеры: специализированные модули, как станции автозавода, присоединяют аминокислоту за аминокислотой. Эволюция у таких машин необычная: они обмениваются целыми модулями, а не отдельными «буквами» ДНК, поэтому классические методы эволюционного анализа здесь применимы ограниченно.

Раскрыть историю помог симбиоз, развивающийся по драматичному сценарию. Бактерии Xenorhabdus и Photorhabdus живут в кишечнике круглых червей-нематод. Те заражают личинок насекомых, после чего бактерии высвобождаются и убивают жертву, в том числе токсинами GameXPeptide. Насекомые вырабатывают устойчивость, и токсины вынуждены меняться — складывается идеальная гонка вооружений. У синтетазы GxpS, собирающей эти токсины, всего пять модулей, и авторы восстановили ее прошлое: выявили 49 вариантов пептида, включая укороченные и удлиненные версии, и даже воскресили общего предка, пересобрав 15 000 «букв» ДНК и запустив ген в кишечной палочке.

Анализ показал, что разнообразие токсинов поддерживается как минимум тремя силами. Отбор действительно работает: полезные перестройки приходятся на участки, задающие специфику оружия, а эксперименты на четырех видах насекомых подтвердили, что разные варианты обладают неодинаковой токсичностью. Третья сила — предвзятость обменов: модули чаще соединяются с похожими соседями, поэтому конвейер перебирает ограниченный набор аминокислот собственного арсенала, хотя теоретически возможны сотни вариантов, и это сужает эволюционные траектории.

Отсюда и главное открытие: разные линии бактерий независимо приходят к одинаковым вариантам не потому, что те эффективнее, а потому, что их проще собрать. «Это было похоже на шахматы в пяти измерениях: каждая рекомбинация стирает кусок прошлого фермента, и именно эта сложность делает систему такой увлекательной», — прокомментировал работу Георг Хохберг.

Практическое значение связано с медициной: многие антибиотики принадлежат к тем же нерибосомным пептидам, и в их эволюционной истории могут обнаружиться неизвестные варианты, способные преодолевать устойчивость микробов.

Ранее стало известно, как уничтожать опасные кишечные бактерии, не затрагивая полезные.

На сайте используются cookies. Продолжая использовать сайт, вы принимаете условия
Ok
1 Подписывайтесь на Газету.Ru в MAX Все ключевые события — в нашем канале. Подписывайтесь!