В Израиле конструируют полезные бактерии, убивающие патогены

Ученые из Тель-Авивского университета предлагают использовать непатогенные виды бактерий для борьбы с патогенными. Они ввели в морские бактерии Vibrio natriegens компоненты системы секреции типа VI (T6SS), с помощью которой грамотрицательные бактерии убивают токсином конкурентов. В лабораторных условиях модифицированные V. natriegens успешно поражают немодифицированных бактерий того же вида.

Изображение:

Бактерии, экспрессирующие структурный компонент системы секреции типа VI, слитый с зеленым флуоресцентным белком.

Credit:

Пресс-релиз

Все более широкое распространение антибиотикорезистентных микроорганизмов вынуждает рассматривать альтернативные способы борьбы с патогенными бактериями в медицине и животноводстве. Среди предложенных подходов — использование бактериофагов, бактериоцинов (белковых антибиотиков) и доставка ДНК-последовательностей токсинов в популяцию бактерий. Все они имеют существенные ограничения. Принципиально новый подход предложили израильские ученые: вооружить одних бактерий против других.

Исследователи ввели в быстро размножающиеся, непатогенные морские бактерии Vibrio natriegens компоненты системы секреции типа VI бактерий Vibrio parahaemolyticus. Система секреции типа VI используется грамотрицательными бактериями и позволяет непосредственно доставлять токсин в клетки находящихся рядом бактерий. Гены токсина VgrG1, его активатора VP1407 и иммунный компонент, защищающий бактерию-хозяина от воздействия токсина, были разнесены по разным участкам генома. Эта предосторожность препятствует горизонтальному переносу генов системы в другие бактерии, что могло бы привести к возникновению новых патогенов. Для индукции гена vp1407, находящегося под контролем pBAD-промотора, использовали арабинозу, которая запускала экспрессию активатора и соответственно токсина.

В тестовой системе модифицированные бактерии V. natriegens после добавления арабинозы успешно поражали немодифицированные бактерии. В диапазоне температур 20–37 °С при солености воды 1–5% эффективность подавления исходного штамма была высокой, хоть и несколько снижалась при температурах ниже 24 °С.

Такой способ борьбы с патогенными бактериями интересен как идея, но в существующем виде не подходит для исползования в медицине. Авторы предполагают, что при определенной доработке он может найти применение в аквакультуре и защищать от патогенов морских животных, обитающих в искусственных условиях. Например, креветок разводят при 28 °С, и при этой температуре хорошо размножаются V. natriegens.

Для дальнейшей адаптации системы к реальным условиям необходимо придумать актуальную систему активации; лучше всего, чтобы синтез белка-оружия запускался в ответ на токсин патогенной бактерии. Также необходимо убедиться, что от токсина не пострадают полезные бактерии и не возникнет иной нежелательный дисбаланс в экосистеме.

Источник

Jana B., et al. Engineering a customizable antibacterial T6SS-based platform in Vibrio natriegens. // EMBO Reports, published 08 September 2021; DOI: 10.15252/embr.202153681.

Добавить в избранное

Вам будет интересно