Исследование ставит под сомнение предположения о том, как размножаются бактерии туберкулеза

Новости сегодня - Исследование ставит под сомнение предположения о том, как размножаются бактерии туберкулеза

Палочковидная бактерия туберкулеза (ТБ), которую Всемирная организация здравоохранения в очередной раз назвала главным инфекционным убийцей в мире , является первым одноклеточным организмом, когда-либо наблюдавшимся для поддержания постоянной скорости роста на протяжении всего жизненного цикла. Эти результаты, представленные исследователями Медицинской школы Университета Тафтса 15 ноября в журнале Nature Microbiology, переворачивают основные убеждения биологии бактериальной клетки и намекают на то, почему смертельный патоген так легко обходит нашу иммунную систему и антибиотики.

«Самое простое, что можно изучить у бактерий, — это то, как они растут и делятся, однако наше исследование показывает, что возбудитель туберкулеза действует по совершенно иному набору правил по сравнению с более простыми для изучения модельными организмами», — говорит Бри Олдридж, профессор молекулярной биологии и микробиологии в Школе медицины и профессор биомедицинской инженерии в Школе инженерии, а также один из старших авторов статьи вместе с Ариэлем Амиром из Института Вейцмана.

Бактерии туберкулеза успешно выживают в организме человека, поскольку некоторые части инфекции могут быстро эволюционировать в организме хозяина, что позволяет этим аномалиям избегать обнаружения или сопротивляться лечению. Если у кого-то туберкулез, для его излечения требуются месяцы различных антибиотиков, и даже в этом случае этот подход оказывается успешным только у 85% пациентов. Олдридж и ее коллеги предполагают, что пробелы в нашем понимании базовой биологии, лежащей в основе этого явления, сдерживают разработку более эффективных методов лечения.

Однако получение ответов оказалось медленной и кропотливой работой. Постдокторант Кристин (Ын Сон) Чунг из Школы медицины, один из первых авторов статьи, провел три года в специализированном учреждении, оборудованном для работы с патогенами высокого риска, наблюдая за поведением отдельных клеток туберкулеза . Поскольку бактерии туберкулеза удваиваются каждые ~24 часа (по сравнению с 20 минутами для нескольких модельных видов бактерий), команде Олдриджа нужно было разработать и внедрить новые методы микроскопии, чтобы снимать микробов в течение недельных периодов. Чунг анализировал отснятый материал и отслеживал каждую бактерию туберкулеза и ее потомство вручную, поскольку они также известны своим малым размером и склонны к перемещению, поэтому автоматизированный анализ не мог быть использован.

Эти эксперименты показали, что бактерия туберкулеза не следует ожидаемым моделям роста клеток. У других видов бактерий рост экспоненциальный, что означает, что клетки растут медленнее, когда они меньше. Для бактерий туберкулеза темпы роста могут быть одинаковыми, независимо от того, являются ли они новорожденными (и маленькими) или находятся на поздней стадии своего клеточного цикла и вскоре должны будут делиться.

«Это первый описанный организм, способный на это», — сказал Чанг. «Поведение туберкулеза бросает вызов фундаментальной биологии бактерий, поскольку считалось, что рибосомы — места синтеза белка в клетке — управляют скоростью роста клеток , но наша работа предполагает, что в бактериях туберкулеза может происходить что-то еще, что поднимает новые вопросы о контроле их роста».

В дополнение к отчету о том, что существует обширная вариация в поведении роста среди отдельных бактериальных клеток, команда обнаружила еще одно новое поведение роста бактерий туберкулеза: они также могут начать расти с любого конца после рождения. Это было неожиданно, поскольку родственные бактерии начинают расти только с конца, противоположного тому, где они отщипнули свою материнскую клетку при делении.

В совокупности наблюдения показывают, что микробы туберкулеза используют альтернативные стратегии для увеличения изменчивости среди своего потомства, бросая вызов предыдущим предположениям, основанным на более быстрорастущих и более однородных модельных организмах. Олдридж говорит, что исследование поможет ее лаборатории и другим исследовательским группам лучше понять и использовать эти механизмы в лечебных целях.

«Многие фундаментальные микробиологические исследования проводятся на быстрорастущих модельных организмах, и хотя они являются моделями по определенной причине, это не делает их представителями других типов бактерий», — сказал Олдридж. «Существует огромное разнообразие жизни, которое мы не изучаем на фундаментальном уровне, и эта работа демонстрирует, почему нам нужно изучать сами патогены».

В работе также приняли участие Пратхита Кар из Гарвардского университета, второй соавтор статьи, и Маливан Камкаев, ранее работавшая на медицинском факультете Университета Тафтса.

Новости партнеров: