Cercetări recente arată cum bacteriile împărtășesc ADN prin GTA-uri
Cercetările recente oferă noi perspective asupra modului în care bacteriile își schimbă genele, inclusiv cele legate de rezistența la antimicrobiene (AMR).
Aceste descoperiri, care contribuie la înțelegerea amenințării globale reprezentate de AMR, provin dintr-o investigație realizată de cercetătorii de la John Innes Centre asupra agenților de transfer genic (GTA-uri).
Aceste particule care transportă gene seamănă cu bacteriofagi (viruși care infectează bacteriile), dar au fost domesticite din viruși antici și utilizate în mod benefic sub controlul celulei gazdă bacteriene.
Acționând ca mesageri, ele preiau fragmente de ADN bacterian din gazdă și le livrează bacteriilor învecinate. Această împărtășire „neegoistă”, cunoscută sub numele de transfer genic orizontal, poate răspândi rapid trăsături utile, inclusiv genele care conferă rezistență la medicamentele antibiotice utilizate în tratamentele infecțiilor.
Un moment crucial în ciclul de viață al GTA-urilor este liza celulei gazdă: distrugerea unei celule gazdă pentru a elibera particule GTA încărcate cu ADN. Anterior, nu era clar cum reușesc particulele GTA să scape din celulele bacteriene gazdă.
În acest studiu, publicat în revista Nature Microbiology, echipa a utilizat o metodă de screening bazată pe secvențiere profundă pentru a identifica genele esențiale pentru funcția GTA în bacteria model Caulobacter crescentus.
Astfel, a fost identificat un centru de control format din trei gene, LypABC, care codifică proteine bacteriene. Atunci când aceste gene lypABC au fost eliminate, bacteriile nu au mai putut să lyseze pentru a elibera particulele GTA. În contrast, prin supraproducerea centrului lypABC, au obținut o proporție foarte mare de celule care lizează.
Aceste experimente au identificat LypABC ca un mecanism de control pentru liza celulară mediată de GTA.
În mod surprinzător, LypABC seamănă cu un sistem imunitar bacterian anti-fag, întrucât conține domenii proteice care sunt de obicei necesare pentru apărarea împotriva virușilor. Cu toate acestea, colaborarea dintre John Innes Centre, Universitatea din York și Institutul Rowland de la Harvard sugerează că acesta a fost reutilizat pentru a elibera particule GTA pentru transferul de gene.
De asemenea, cercetătorii au identificat o proteină regulatorie necesară pentru controlul strict al activării GTA și al lizei mediate de GTA. Acest control este important, deoarece dereglementarea LypABC este extrem de toxică pentru celulele bacteriene.
Prin evidențierea plasticității domeniilor bacteriene, studiul avansează cunoștințele fundamentale despre modul în care se produce transferul de gene între celulele bacteriene și oferă indicii importante pentru înțelegerea modului în care apare AMR.
„Ceea ce este deosebit de interesant este că LypABC arată ca un sistem imunitar, totuși bacteriile îl folosesc pentru a elibera particule GTA. Aceasta sugerează că sistemele imunitare pot fi reutilizate pentru a ajuta bacteriile să împărtășească ADN între ele – un proces care poate contribui la răspândirea rezistenței la antibiotice.”
Următorul pas al cercetării este să descopere cum este activat centrul de control LypABC și cum funcționează pentru a controla ruptura celulelor bacteriene și eliberarea particulelor GTA.
„Un sistem imunitar bacterian similar cu CARD-NLR controlează eliberarea agenților de transfer genic”, apare în Nature Microbiology.
