Бактерии лишают друг друга противовирусной защиты

Бактерии страдают от вирусов (как, впрочем, и мы), но за миллионы лет страданий они изобрели множество способов защититься от вирусной атаки (один из самых знаменитых – молекулярно-генетическая система CRISPR, которую биотехнологии превратили в генетический редактор). В то же время бактерии постоянно конкурируют друг с другом. Обычно, когда говорят об антибактериальном оружии бактерий, имеют в виду разнообразные антибиотики, которые должны задержать рост конкурента, а ещё лучше вообще уничтожить его. Но учитывая, что вирусы-бактериофаги по определению умеют хорошо уничтожать бактерий, было бы странно, если бы некоторые из бактерий не сумели воспользоваться вирусным оружием в войнах с конкурентами.

Несколько лет назад мы уже говорили о как, что бактерии воюют друг с другом вирусами. Тогда речь шла о сложной системе из двух фагов, один из которых пребывает в спящем виде в бактериальном геноме, отдавая на нужды бактерии один из своих белков – и этот белок бактерия как бы направляет второму фагу, который и служит оружием против бактерий-соседей. В новой статье в Nature Microbiology речь идёт о другой системе: тут бактерии выделяют в окружающую среду вещество, которое облегчает вирусную атаку на конкурента.

Сотрудники Университета Индианы экспериментировали с сенной палочкой Bacillus subtilis и бактериями из группы стрептомицетов: те и другие живут в почве, где стараются отодвинуть друг друга от ресурсов. Если туда, где жили сенная палочка и стрептомицеты, добавляли ещё и бактериофагов, то численность сенной палочки резко падала. Оказалось, что стрептомицеты выделяют в окружающую среду молекулу-сидерофор – так называют вещества, которые прикрепляют к себе (хелатируют) ионы железа, и дальше микроорганизмы могут впитать это железо вместе с сидерофором в себя. Но здесь сидерофор от стрептомицетов лишал ионов железа сенную палочку. А ей железо нужно для активации белка Spo0A – это транскрипционный фактор, управляющий работой генов, от которых зависит жизненная активность самой сенной палочки. Spo0A который тормозит рост и подвижность бактерий, а то вовсе заставляет их «заснуть», превратившись в споры, или, точнее, в эндоспоры (это не способ размножения, а лишь способ дождаться лучших времён). Spo0A включается во время стресса, и появление бактериофагов тоже здесь тоже работает как стресс. Ранее те же исследователи показали, что фаги с большей готовностью атакуют сенную палочку, когда она активно делится, а вот малоактивные бактерии, как и бактериальные споры, интересуют фагов намного меньше.

Однако для включения Spo0A одного стресса мало, нужны ещё ионы железа – и вот их-то сенную палочку лишают стрептомицеты. Иными словами, конкуренты не дают B. subtilis перейти в защитную противовирусную форму. В малоактивной, малоподвижной форме сенная палочка формирует так называемые биоплёнки, становясь весьма устойчивой к внешним воздействиям, в том числе и к антибиотикам. Возможно, полученные результаты помогут найти способ эффективно бороться с бактериальными биоплёнками, которые часто оказываются большой проблемой для медицины.