Убивать ради ДНК: холера крадёт генетический материал конкурентов.

Холера — острое заболевание кишечника, которым, по оценкам специалистов из ВОЗ, в 2010 году заболели от 3 до 5 миллионов людей, 100—130 тысяч из которых погибли. Причина же столь тяжёлого протекания болезни и высокой смертности в том, что холерный вибрион (Vibrio cholerae) способен к интенсивному обмену генами с практически любыми бактериями. В том числе, это могут быть бактерии того же самого вида, правда против того же штамма этот механизм бесполезен из-за наличия у них «противоядия» против вырабатываемого токсина. В первую очередь, речь идёт о так называемых «островках патогенности», содержащих токсины вроде холерного токсина, приводящего к поражению тонкого кишечника, обезвоживанию и даже летальному исходу. Одним из главных путей приобретения вирулентности может быть поглощение свободной ДНК бактериальной клеткой, иными словами трансформация.

Как показали исследователи в недавней статье в журнале Science, холерный вибрион способен убивать бактерий-конкурентов при достижений определенной их концентрации. Основным молекулярным «оружием», которое использует возбудитель холеры, является «система секреции VI типа» (T6SS). Это белки, благодаря которым вибрион вызывает лизис (разрушение) соседних, незащищённых бактерий, а затем поглощает свободную ДНК. Однако данный процесс происходит, естественно, не всегда, а только при определенном состоянии бактериальных клеток называемом «компетентностью». Это состояние у бактерий может достигаться разными факторами окружающей среды, такими как: УФ-излучение, температурный шок и вирусная инфекция. В данном случае, естественной экологической нишей холерного вибриона являются планктонные ракообразные, а именно дафнии (мелкие ракообразные), именно на них бактерия образует биопленки.

Таким образом, компетентность достигается благодаря двум факторам. Во-первых, именно полисахарид хитин, который содержится в панцирях дафний, способен вызвать секрецию белка PfoX, который будет необходимым, но не достаточным условием для перехода к компетентности. Во-вторых, при достижении высокой концентрации бактерий в среде накапливается белок-регулятор QS (quorum sensing), который через каскад молекулярных процессов приводит к сопряженной активации системы T6SS и компетентности — а следовательно и гибели бактерий-конкурентов, с последующей трансформацией иммунизированных бактерий. Отсюда, понятное дело, следует, что дафнии могут быть источником потенциальной угрозы для вспышек повторного заболевания холеры.

Итак, холерный вибрион для человека представляет двойную опасность. Во-первых, благодаря эффективным механизмам «кражи генов» он успевает достаточно быстро и эффективно адаптироваться к новой среде и даже стать более опасным. Во-вторых, он, попадая в кишечник человека, способен убивать полезных бактерий кишечной микрофлоры.

http://www.sciencemag.org/content/347/6217/63