Исследования показывают, что растительные патогены повторно используют фаговые элементы для бактериальной войны

Важные новости

Исследования показывают, что патогены растений повторно используют фаговые элементы для бактериальной войны /></p>
<p> Фото: Pixabay/CC0 Public Domain </p>
<p>Бактериофаги, вирусы, которые атакуют и уничтожают бактерии, встречаются повсюду в мире природы, где они играют жизненно важную роль в регулировании популяций микробов способами, которые еще не до конца изучены. .</p>
<p>Новое исследование, проведенное Университетом Юты и Университетским колледжем Лондона (UCL), показало, что бактериальные патогены растений способны переназначать элементы своих собственных бактериофагов или фагов для уничтожения конкурирующих микробов.</p>
<p>Эти неожиданные результаты предполагают, что такие элементы, полученные из фагов, когда-нибудь могут быть использованы в качестве альтернативы антибиотикам, считает Талия Карасова, доцент Школы биологических наук Университета. Исследование под названием «Хвост фага, подобный бактериоцину, подавляет конкурентов в метапопуляциях патогенных бактерий» было опубликовано в журнале <i>Science</i>.</p>
<p>Этот результат был совсем не тем, что она ожидала получить, когда приступила к этому исследованию с международной группой ученых.</p>
<p>Микробные патогены повсюду, но только в малом количестве случаев они вызывают заболевания у людей, других животных или растений, по словам Карасова, чей основной исследовательский интерес заключается в изучении взаимодействия между растениями и микробными патогенами. Лаборатория Карасова стремится понять факторы, которые приводят к болезням и эпидемиям, а не держать патогены под контролем.</p>
<p>В ходе предыдущего исследования лаборатория изучила, как конкретный бактериальный патоген Pseudomonas viridiflava проявляется в сельскохозяйственных и диких условиях. Они обнаружили, что на возделываемых землях один из вариантов широко распространится по полю и станет доминирующим микробом. Но на необработанной земле все было не так, что побудило Карасова выяснить, почему.</p>
<p>«Мы видим, что ни одна линия бактерий не может доминировать. Мы задавались вопросом, могут ли фаги, возбудители наших бактериальных патогенов, предотвратить распространение отдельных линий — возможно, фаги убивают одни штаммы, а не другие. Именно с этого началось наше исследование, но это не там, где он оказался», — сказал Карасов.</p>
<p> «Мы изучили геномы бактериальных патогенов растений, чтобы увидеть, какие фаги их заражают, но интересен был не обнаруженный нами фаг. взял фаг и перепрофилировал его для борьбы с другими бактериями, а теперь использует его для уничтожения конкурирующих бактерий.»</p>
<p>Согласно ее исследованию, патоген приобретает элементы фагов в форме несамовоспроизводящихся кластеров перепрофилированных фагов, называемых таилоцинами, которые проникают через внешние мембраны других патогенов и убивают их.</p>
<p>После обнаружения этой продолжающейся войны в популяциях бактериальных патогенов лаборатория Карасова и лаборатория Эрнана Бурбано в UCL изучили геномы современных и исторических патогенов, чтобы определить, как бактерии эволюционируют, чтобы нацеливаться друг на друга.</p>
<p>«Вы можете представить себе гонку вооружений между бактериями, когда они пытаются убить друг друга и пытаются со временем выработать устойчивость друг к другу», — сказал Бурбано. «Образцы гербария за последние 200 лет, которые мы проанализировали, дали возможность взглянуть на эту гонку вооружений и понять, как бактерии избегают уничтожения своими конкурентами».</p>
<h2>Извлечение образцов гербария для их микробной ДНК</p>
<h2>Извлечение образцов гербария для их микробной ДНК</p>
<h2>Извлечение из образцов гербария</p>
<p> h2> <р>Бурбано был пионером в использовании образцов гербария для изучения эволюции растений и их микробных патогенов. Его лаборатория секвенирует геномы как растений-хозяев, так и геномов микробов, связанных с растением, на момент сбора более века назад.</p>
<p>Для исследования фагов Бурбано проанализировал исторические образцы Arabidopsis thaliana, растение из семейства горчичных, обычно называемое кресс-салатом, собранное на юго-западе Германии, и сравнивающее их и микробы, которые они содержат, с растениями, растущими сегодня в той же части Германии.</p>
<p>«Мы обнаружили, что все исторические тайлоцины присутствовали в нашем современном наборе данных, что позволяет предположить, что эволюция поддерживала разнообразие вариантов тайлоцинов на протяжении столетия», — сказал он. «Это, вероятно, указывает на ограниченный набор возможных механизмов устойчивости/чувствительности в пределах нашей изученной бактериальной популяции.</p>
<p>Ведущий автор Талия Бэкман задается вопросом, могут ли тайлоцины помочь решить надвигающийся кризис устойчивости к антибиотикам, наблюдаемый у вредных бактерий, заражающих людей. </p>
<p>«Мы, как общество, остро нуждаемся в новых антибиотиках, а тайлоцины могут стать новым антимикробным средством лечения», — сказал Бэкман, аспирант лаборатории Карасова.</p>
<p>«Хотя тайлоцины были обнаружены ранее в других бактериальные геномы и изучались в лабораторных условиях, их влияние и эволюция в популяциях диких бактерий не были известны. Тот факт, что мы обнаружили, что все эти патогены диких растений имеют тайлоцины, и эти тайлоцины эволюционируют, чтобы убивать соседние бактерии, показывает, насколько значительными они могут быть. быть на природе.»</p>
<p>Как и большинство пестицидов, многие из наших антибиотиков были разработаны десятилетия назад для уничтожения широкого спектра вредных организмов, которые одновременно вредны и полезны для здоровья человека и растений. С другой стороны, тайлоцины обладают большей специфичностью, чем большинство современных антибиотиков, убивая лишь несколько избранных штаммов бактерий, что позволяет предположить, что их можно использовать, не нанося ущерба целым биологическим сообществам.</p>
<p>«На данный момент это фундаментальное исследование, оно еще не готово к применению, но я думаю, что существует хороший потенциал для его адаптации для лечения инфекций», — сказал Карасов.</p>
<p>«У нас, как у общества, есть, в том, как мы боремся как с вредителями в сельском хозяйстве, так и с бактериальными патогенами у людей, мы используем единые методы лечения широкого спектра действия. Специфика уничтожения тайлоцина — это способ, которым можно было бы вообразить более точно адаптированные методы лечения».</p>
<p>Участие в работе. В исследованиях Школы биологических наук U участвовали Университетский колледж Лондона, Институт биологии Макса Планка, аналитические службы и учебная лаборатория Центра исследования сложных углеводов при Университете Джорджии, Нью-Йоркский университет, факультет биохимии Университета и Национальный институт им. Лоуренса Беркли. Лаборатория.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Талия Бэкман и др. Бактериоцин, похожий на хвост фага, подавляет конкурентов в метапопуляциях патогенных бактерий, <i>Наука</p>
<p> я> (2024). DOI: 10.1126/science.ado0713. www.science.org/doi/10.1126/science.ado0713 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Наука </p>
<p> Предоставлено Университетом Юты </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости