Микробиом кишечника — это обширное сообщество микроорганизмов, обитающих в нашем пищеварительном тракте, и он играет важнейшую роль в поддержании здоровья человека. Но каким образом полезные бактерии ориентируются в своей среде и обнаруживают необходимые питательные вещества?
Международная группа исследователей впервые основательно изучила этот вопрос и обнаружила, что кишечные бактерии имеют удивительно развитую систему химического «обоняния».
Ранее большая часть информации о бактериальных сенсорах была получена в ходе изучения патогенных микроорганизмов. Полезным бактериям-комменсалам, которые обычно обитают в нашем организме и даже участвуют в процессах его жизнедеятельности, уделялось значительно меньше внимания. Команда под руководством Виктора Сурьика из Института наземной микробиологии Макса Планка решила восполнить этот пробел, сосредоточив свое внимание на клостридиях — группе подвижных бактерий, в значительных количествах обитающих в кишечнике человека и поддерживающих его здоровье.
Результаты оказались неожиданными. Рецепторы кишечных бактерий способны распознавать удивительно широкий спектр метаболических соединений: продукты расщепления углеводов, жиров, белков, ДНК и аминов. При этом различные типы бактериальных сенсоров имеют явные предпочтения к определенным классам веществ. Это означает, что бактерии реагируют на окружающую среду не случайным образом, а избирательно настроены на конкретные химические сигналы.
Среди всех протестированных веществ чаще всего бактерии реагировали на молочную кислоту (лактат) и муравьиную кислоту (формиат). Примечательно, что некоторые кишечные бактерии сами синтезируют эти соединения. Это указывает на то, что у микробов работает принцип так называемого перекрестного питания: один вид выделяет вещества, которые служат пищей для других видов. Такое взаимодействие помогает стабилизировать экосистему кишечника.
«Эти сенсорные домены, вероятно, важны для взаимодействия между бактериями в кишечнике и могут играть ключевую роль в поддержании здорового микробиома человека», — поясняет первый автор исследования Вэньхао Сюй.
Учёные также выявили несколько ранее неизвестных групп сенсорных рецепторов, специфичных для лактата, дикарбоновых кислот, урацила и короткоцепочечных жирных кислот. Анализ эволюционных связей показал, что бактерии способны относительно легко изменять специфичность своих сенсоров, адаптируясь к изменениям среды.
«Наше исследование значительно расширило понимание сенсорных возможностей полезных кишечных бактерий, — утверждает Виктор Сурьик. — Насколько нам известно, это первый систематический анализ сенсорных предпочтений бактерий, населяющих конкретную экологическую нишу».
Ученые также выяснили, что кишечные бактерии «впрыскивают» белки прямо в клетки человека.
Фото: hi-tech.mail.ru