Bakterier kaprer konkurrentens latente fag

Denne målrettede kontrol med fager giver helt nye bioteknologiske og terapeutiske tilgange, f.eks. til fagterapier. Resultaterne i forbindelse med et ERC -tilskud er blevet offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

Menneskekroppen og dens mikrobiota rummer en stor mængde fager. Disse inficerer bakterier som viruspartikler for at sikre deres egen overlevelse. En af deres strategier er at integrere sig i bakteriens genom og formere sig via bakteriel celledeling. Imidlertid, eksterne signalmolekyler kan udløse fagernes pludselige opvågning fra deres sovende fase. Når den er aktiveret, de ødelægger deres vært, bakterien, og frigiver dermed deres nyligt producerede viruspartikler. Med en prestigefyldt ERC Consolidator Grant fra European Research Council, Thomas Böttcher undersøger skiftet fra sovende (lysogen) til den aktiverede (lytiske) livsstil for fag.

Krigføring mellem mikrober

"Vi ved allerede, at fager afgørende påvirker befolkningens dynamik i bakterier, og at mikroorganismer konkurrerer ved hjælp af kemiske våben, "siger Thomas Böttcher, Professor i mikrobiel biokemi ved Det Kemiske Fakultet og Center for Mikrobiologi og Miljøsystemvidenskab. "Vi ville nu undersøge, om i de komplekse mikrobielle økosystemer, der er også mikrober, der specifikt aktiverer fager for at bruge dem mod deres konkurrenter. "

Ja, forskerne kunne vise, at bakterien Pseudomonas aeruginosa producerer store mængder af et signalmolekyle, der udløser konvertering af en fag, bosat i en stamme af arten Staphylococcus aureus , fra en stille ledsager til en dødelig parasit.

Meget selektiv fagaktivering

"Vi var helt overraskede over at opdage, at den kemiske forbindelse pyocyanin, som vi var i stand til at isolere og syntetisere, kun specifikt aktiveret en af ​​flere fager af Staphylococcus aureus . Pyocyanin er derfor et yderst selektivt middel, "siger medforfatter Magdalena Jancheva.

Lægemidlet mitomycin C inducerer DNA -skade i bakterieceller og får fager til at forlade deres døende vært, men ifølge Thomas Böttcher, "det aktiverer alle fager i bakterierne på en ikke-selektiv måde." Forskerne observerede også, at pyocyanin frigiver endnu flere fager Staphylococcus aureus end mitomycin C, pyocyanin havde derfor en "bemærkelsesværdig stærk effekt."

Discovery giver nye perspektiver

Bakteriearten Pseudomonas aeruginosa og Staphylococcus aureus indtager den samme økologiske niche i menneskekroppen. Som patogener, de forekommer ofte i lungerne hos patienter med cystisk fibrose, en medfødt metabolisk sygdom. Staphylococcus bakterier dominerer i en ung alder, mens Pseudomonas bakterier bliver mere udbredt med stigende alder.

Den nuværende undersøgelse demonstrerer effektiviteten af ​​aktivering af latente fag med kemiske signalstoffer i kampen om plads og ressourcer mellem bakteriestammer. Det giver det første bevis på, at kemiske signalstoffer kan udvise selektivitet for specifikke fager i en polylysogen bakteriestamme. Her, den aktiverede fag (phiMBL3) afslørede en tidligere ukendt molekylær switch, hvorigennem signalmidlet virker.

"Visse signalmolekyler kan gøre det muligt at bekæmpe patogener via fagaktivering - de kan således bruges til at starte intern fagterapi, "Fastslår Thomas Böttcher. På samme tid, fagernes molekylære switches, som selektivt udløser produktionen af ​​virale partikler gennem et signalmolekyle såsom pyocyanin, kunne også tjene som et nyt værktøj til bioteknologi eller syntetisk biologi. "Vores fund åbner et bredt felt, hvor vi ønsker at komme videre, "konkluderer forskerne.