Bakterie przemieszczają się dzięki organellom ruchu, tzw. pili (pilusom), aby kolonizować nowe nisze środowiskowe. Mogą również wymieniać fragmenty DNA, co pozwala im przekazywać informacje genetyczne i nabywać nowe zdolności. W ramach wspólnego projektu badacze z Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie (HHU) i Uniwersytetu w Tybindze, wraz z partnerami z innych ośrodków, odkryli nową rodzinę białek sygnałowych, które regulują ruchliwość bakterii oraz uczestniczą w mechanizmach pobierania DNA. Wyniki badań opublikowano w dwóch prestiżowych czasopismach – Cell Discovery oraz Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Pili odgrywają kluczową rolę w pobieraniu DNA, umożliwiając wymianę informacji genetycznych między bakteriami, a tym samym zwiększając tzw. „plastyczność genomową”. Ta zdolność, określana mianem „naturalnej kompetencji”, pozwala komórkom bakteryjnym na włączanie DNA pochodzącego od innych bakterii – także należących do różnych gatunków – do własnego genomu. Ruchliwość bakterii i wymiana materiału genetycznego są istotnymi czynnikami wpływającymi na patogenność, kolonizację gospodarza, tworzenie biofilmów oraz rozprzestrzenianie oporności na antybiotyki.
W dwóch powiązanych badaniach zespół kierowany przez jun.-prof. dr. Khaleda Selima (Instytut Mikrobiologii Fototroficznej HHU, Klaster Doskonałości CMFI Uniwersytetu w Tybindze) zidentyfikował nową rodzinę białek sygnałowych, szeroko rozpowszechnioną w świecie bakterii. W projekcie uczestniczyły także Uniwersytet w Gießen, Uniwersytet we Freiburgu, Instytut Biologii im. Maxa Plancka w Tybindze, amerykańskie National Institutes of Health (NIH) oraz New Jersey Medical School. Naukowcy wykazali, że wtórne przekaźniki c-di-GMP i c-di-AMP, wspólnie z nowo odkrytym białkiem receptorowym ComFB, regulują zarówno ruchliwość bakterii, jak i ich zdolność do pobierania DNA.
Doktorantka Sherihan Samir, pierwsza autorka obu publikacji, podkreśla: „Różne typy białek ComFB są w stanie wiązać i integrować sygnały związane z ruchliwością oraz pobieraniem DNA, generowane przez wtórne przekaźniki c-di-GMP i c-di-AMP”. Te właściwości zaobserwowano m.in. u cyjanobakterii, Bacillus subtilis oraz Vibrio cholerae – czynnika etiologicznego cholery.
Prof. Selim dodaje: „c-di-AMP należy do niedawno odkrytej klasy wtórnych przekaźników typu cyklicznych dinukleotydów, których funkcje komórkowe wciąż nie są w pełni poznane. W naszych badaniach wykazaliśmy, że białka ComFB wiążą się zarówno z c-di-AMP, jak i z c-di-GMP, a ponadto są niezbędne do regulacji plastyczności genomowej oraz ruchliwości bakterii”.
Białka ComFB występują powszechnie w królestwie bakterii, jednak wciąż nie wiadomo, które inne grupy drobnoustrojów – poza już przebadanymi – korzystają z tego mechanizmu. „Jeśli okaże się, że wykorzystują go również inne patogeny o znaczeniu klinicznym, może to otworzyć drogę do opracowania nowych strategii zwalczania bakterii wielolekoopornych” – podkreśla Selim.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ComFB, a new widespread family of c-di-NMP receptor proteins
DOI: 10.1073/pnas.2513041122
