Найден фермент, который делает бактерию Bdellovibrio bacteriovorus лучшим хищником

Форма клеток у спиралевидных бактерий родов Campylobacter и Helicobacter обеспечивается гидролазами пептидогликана, а у изогнутых бактерий родов Caulobacter и Vibrio — белками цитоскелета и перискелета. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature Communications, показали, что вибрионоподобную форму клетки хищной бактерии Bdellovibrio bacteriovorus приобретают благодаря специальной гидролазе пептидогликана Bd1075.

B. bacteriovorus проникает в периплазматическое пространство грамотрицательных бактерий. Клетка жертвы раздувается и округляется, формируя так называемый бделлопласт. B. bacteriovorus поражает самые разные бактерии, и каких-либо генетических механизмов защиты от нее пока не обнаружено. Для нормального протекания жизненного цикла B. bacteriovorus необходимы перестройки пептидогликановой клеточной стенки как самой хищной бактерии, так и ее жертв.

Авторы нового исследования показали, что ген bd1075 необходим для поддержания вибрионоподобной формы клеток B. bacteriovorus: в его отсутствие клетки хищной бактерии имеют не изогнутую, а прямую палочковидную форму. Изменения морфологии сказываются на способности клеток B. bacteriovorus поражать другие бактерии. B. bacteriovorus с делецией гена bd1075 проникают в клетки кишечной палочки Escherichia coli существенно медленнее, чем изогнутые клетки дикого типа.

Детальные наблюдения за мутантными клетками B. bacteriovorus показали, что они гораздо хуже проникают внутрь клетки-жертвы, хотя прикрепляются к добыче так же хорошо, как изогнутые клетки. Кроме того, палочковидные бактерии вызывают образование деформированного бделлопласта.

Согласно биоинформатическим предсказаниям, белковый продукт гена bd1075 обладает LD-карбоксипептидазной активностью. Чтобы изучить, как влияет белок Bd1075 на состав и строение пептидогликановой клеточной стенки, ученые отделили и проанализировали пептидогликановые «мешки», снятые с клеток B. bacteriovorus дикого типа и мутантных клеток, лишенных bd1075. Оказалось, что в отсутствие bd1075 в клеточной стенке B. bacteriovorus повышена доля мономерных тетрапептидов и тетратетрапептидов, соединенных кросс-сшивками, при этом мономерные трипептиды и димерные тетратрипептиды полностью отсутствуют. Авторы работы заключили, что Bd1075 — это гидролаза пептидогликана, которая может отщеплять C-концевой D-аланин от тетрапептидов.

Ученые также определили структуру Bd1075 с разрешением 1,34 Å. Структурные исследования подтвердили наличие у белка LD-карбоксипептидазного домена. Таким образом, благодаря Bd1075 клетки B. bacteriovorus имеют изогнутую форму и способны эффективно поражать другие бактерии.