Микробиом кишечника — это обширное сообщество микроорганизмов, находящихся в нашем пищеварительном тракте, и он играет важную роль в поддержании здоровья человека. Но как же полезные бактерии ориентируются в своем окружении и находят необходимые питательные вещества?
Международная группа исследователей впервые всесторонне изучила этот вопрос и обнаружила, что кишечные бактерии обладают удивительно развитой системой химического «обоняния».
До настоящего времени основная часть информации о бактериальных сенсорах была получена в результате изучения патогенных микроорганизмов. Полезным бактериям-комменсалам, которые в норме обитают в нашем теле и даже принимают участие в процессах его жизнедеятельности, уделялось значительно меньше внимания. Команда, возглавляемая Виктором Сурьиком из Института наземной микробиологии Макса Планка, решила восполнить этот пробел, сосредоточив свои усилия на клостридиях — группе подвижных бактерий, которые в большом количестве обитают в кишечнике человека и поддерживают его здоровье.
Результаты оказались неожиданными. Рецепторы кишечных бактерий способны распознавать удивительно широкий спектр метаболических соединений: продукты расщепления углеводов, жиров, белков, ДНК и аминов. Разные типы бактериальных сенсоров демонстрируют четкие предпочтения к определенным классам веществ. Это указывает на то, что бактерии реагируют на окружающую среду не случайным образом, а избирательно настроены на конкретные химические сигналы.
Среди всех изученных веществ бактерии наиболее активно реагировали на молочную кислоту (лактат) и муравьиную кислоту (формиат). Интересно, что некоторые кишечные бактерии сами синтезируют эти соединения. Это говорит о том, что у микробов действует принцип так называемого перекрестного питания: один вид выделяет вещества, которые служат пищей для других видов. Такое взаимодействие способствует стабилизации экосистемы кишечника.
«Эти сенсорные домены, вероятно, играют важную роль во взаимодействии между бактериями в кишечнике и могут быть ключевыми для поддержания здорового микробиома человека», — объясняет первый автор исследования Вэньхао Сюй.
Исследователи также обнаружили несколько ранее неизвестных групп сенсорных рецепторов, специфичных для лактата, дикарбоновых кислот, урацила и короткоцепочечных жирных кислот. Анализ эволюционных связей показал, что бактерии могут относительно легко изменять специфичность своих сенсоров, адаптируясь к изменениям в окружающей среде.
«Наше исследование значительно расширило понимание сенсорных возможностей полезных кишечных бактерий, — говорит Виктор Сурьик. — Насколько нам известно, это первый систематический анализ сенсорных предпочтений бактерий, которые обитают в конкретной экологической нише».
Также было установлено, что кишечные бактерии «впрыскивают» белки прямо в клетки человека.
Фото: hi-tech.mail.ru