Как антибиотик помогает бактериям есть

Как антибиотик помогает бактериям есть

В течение многих лет учёные знали, что одни бактерии могут производить молекулы, токсичные для других бактерий. Эта особенность развилась в ходе конкуренции за пищу и места обитания. Сейчас исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили, что эти так называемые антибиотики имеют ещё одну цель — они помогают бактериям получать необходимые питательные вещества в условиях ограниченных ресурсов.

Исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Science, проводилось в лаборатории Дайан Ньюман, профессора биологии и геобиологии имени Гордона М. Биндера/Amgen, а также исполнительного директора по биологии и биоинженерии. Провела исследование докторант Дарси Макроуз.

Исследование фокусировалось на видах бактерий из рода Pseudomonas, а также на веществах, которые они производят, — феназинах. Лаборатория Ньюман в течение примерно двух десятилетий изучала феназины и их химические и биологические свойства.

«Мы знали, что эти антибиотики, производимые Pseudomonas, могут убивать конкурентов, однако мы хотели ответить на вопрос, есть ли у них другие задачи или преимущества», — рассказала Макроуз.

Хотя лаборатория Ньюман за прошедшие годы обнаружила несколько функций этого вещества, виды Pseudomonas не всегда производят феназины, поэтому Макроуз начала с изучения условий, при которых микробы всё-таки их производят. Она обнаружила, что для этого необходимо ограниченное количество биодоступного фосфора в окружающей среде. Фосфор — необходимое питательное вещество для всех форм жизни, которое может содержаться во многих химических формах. Он считается биодоступным, если присутствует в форме, которую могут использовать живые существа. По аналогии: цельные зёрна пшеницы употреблять в пищу намного сложнее, чем когда из них сделали муку, а из неё приготовили хлеб. Похожим образом фосфор, который связан с поверхностью минералов железа, сложен для усвоения бактериями, поэтому его необходимо «отсоединить».

Макроуз хотела узнать, существует ли какая-то связь между нехваткой биодоступного фосфора и производством феназинов. Предыдущее исследование лаборатории Ньюман показало, что феназины могут регулировать химическую реакцию, в которой растворяются оксиды железа — обычный компонент почвы. Макроуз продемонстрировала, что это также может высвобождать связанный с металлом фосфор, делая его биодоступным. В ходе эксперимента она брала синтетический оксид железа со связанными с ним фосфатами, а также естественные осадочные породы, содержащие фосфат, связанный с оксидом железа, добавляла к ним феназины и наблюдала, что количество биодоступного фосфора увеличивалось.

Далее Макроуз провела эксперименты с генетически изменённым штаммом Pseudomonas, который не мог производить феназины. Она выращивала эти мутированные микробы в среде с фосфором, представленным только в соединениях с минералами железа, а также сравнивала их с немутантными Pseudomonas в той же среде. Нормальные бактерии могли расти и выживать, предположительно, благодаря использованию феназинов для получения биодоступного фосфора из минералов железа. Однако мутантные штаммы Pseudomonas, которые не могли производить феназины, не развивались.

Фосфор нужен не только для Pseudomonas. Это питательное вещество, необходимое для всего живого, включая сельскохозяйственные культуры. Понимание взаимоотношений таких микробов, как Pseudomonas, с фосфором в его бесчисленных формах и роли, которую играют микробы в обеспечении доступности фосфора для биосферы, важно для принятия важных решений в целях устойчивого развития, например, об использовании удобрений.

«Эта работа объединяет старые представления о том, при каких условиях производятся конкретные типы антибиотиков, с нашим пониманием их химической активности», — сказала Ньюман. Кроме того, эта работа улучшает понимание взаимоотношений на микроскопическом уровне, происходящих в почве у корней растений.

«Очень важно раскрыть жизненно важную роль этих компонентов в сборе макронутриентов. В дальнейшем мы надеемся использовать это знание для поиска более надёжных способов повышения биодоступности фосфора в сельском хозяйстве», — добавляет Ньюман.

_______________

Перевод Екатерина Хананова , редакторы Антон Меньшенин и Вера Круз , автор блога Обзоры фильмов и книг Веры Круз.

Исследование — Redox-active antibiotics enhance phosphorus bioavailability. Science , 05 Mar 2021

Источник — How an ‘antibiotic’ helps bacteria eat

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s