Unele E. coli declanșează grenade virale în interiorul bacteriilor din apropiere

Unele bacterii pot declanșa grenade virale neexplodate în ADN-ul bacteriilor vecine.

Anumit Escherichia coli bacteriile, inclusiv unele care trăiesc în intestinele umane, produc o substanță chimică numită colibactină. Această substanță chimică trezește viruși latenți în interiorul bacteriilor din apropiere, ducând uneori la distrugerea lor, raportează cercetătorii pe 23 februarie în Natură.

Acest tip de război biologic între bacterii nu a fost descris înainte. „Este o strategie interesantă și, de asemenea, o strategie periculoasă”, spune Heather Hendrickson, microbiolog evoluționist la Universitatea din Canterbury din Christchurch, Noua Zeelandă, care nu a fost implicat în lucrare.

Producătorii de colibactin trebuie să se strecoare asupra dușmanilor lor bacterieni și să declanșeze ordonanța neexplodata care se ascunde în ADN-ul inamicilor. Acele grenade sunt profagi – viruși care infectează bacterii care s-au introdus în ADN-ul gazdelor lor, unde se ascund inofensive și latente până când ceva declanșează trezirea lor. Acel ceva, în acest caz, este deteriorarea ADN-ului cauzată de colibatină.

Când colibactina influențează ADN-ul, intervine un sistem de reparare bacteriană numit răspuns SOS, au descoperit biologul chimist Emily Balskus și colegii săi. „Ceea ce au făcut mulți fagi a fost să profite de acest răspuns”, spune Balskus, un investigator al Institutului Medical Howard Hughes de la Universitatea Harvard.

„Este un semnal pentru ei să iasă din acest stil de viață adormit și să se trezească pentru a-și ucide gazda și a merge mai departe pentru a găsi o nouă gazdă”, spune ea. Odată ce fagii se trezesc, se replic și ies din celula gazdă, distrugând-o.

Dar odată ce aceste grenade virale se sting, ele pot infecta alte bacterii, expunând potențial bacteriile atacatoare și alți microbi din apropiere la schije biologice.

Oamenii ar putea fi, de asemenea, prinși în focul încrucișat. Cercetătorii știau deja că colibactina poate provoca daune ADN-ului uman, care pot duce la cancer de colon. Dar de ce bacteriile ar folosi substanța chimică împotriva oamenilor nu se știa.

Noua cercetare sugerează că E coli s-ar putea să nu producă colibactină pentru a-și ataca gazdele umane, dar ca contramăsuri împotriva altor microbi, spune Hendrickson (SN: 14/12/21). „Este ușor să uităm că există această conversație continuă și război între bacterii și s-ar putea să nu fim în centrul activităților lor.”

Printre bacterii, colibactina nu este de obicei o armă letală. În majoritatea bacteriilor pe care Balskus și colegii ei le-au examinat, colibactina a provocat leziuni ADN-ului, dar bacteriile au reușit să repare rănile. Acest lucru se poate datora faptului că colibactina este o substanță chimică instabilă care se degradează rapid înainte de a putea rupe suficient ADN pentru a face un rău ireparabil, spune Balskus. Unele bacterii produc și alte substanțe chimice care dezamorsează colibactina înainte ca aceasta să afecteze ADN-ul, a descoperit echipa ei. Doar bacteriile care au profagi neexplodat în ADN-ul lor și nicio altă apărare au fost vulnerabile la bacteriile producătoare de colibactină din vasele de laborator.

Deoarece colibactina se descompune rapid, „sugerează că aceasta este o comunicare pe distanță foarte scurtă”, spune Michael Dougherty, cercetător în microbiom la Universitatea din Florida din Gainesville, care nu a fost implicat în studiu. „Poate că ar putea avea un efect atunci când bacteriile formează biofilme în care aveți trilioane de bacterii stivuite una peste alta.”

Colibactina poate să nu fie singurul factor implicat în explozia bacteriilor vecine, spune Christian Jobin, coleg de la Universitatea Dougherty din Florida. Echipa lui Balskus nu a demonstrat că colibactina singură ar putea detona profagi. Poate că altceva despre prezența bacteriei producătoare de colibatină este necesar pentru a declanșa artificiile, sugerează el.

Cercetătorii nu știu încă dacă colibactina poate declanșa profagi atunci când bacteriile se află în habitatele lor naturale, cum ar fi intestinele umane și alte animale. Și poate că trezirea virușilor este un accident, speculează Balskus.

„Poate [colibactin] nu a evoluat cu adevărat pentru a ucide. Poate că funcția sa ecologică principală implică să faci altceva”, spune ea. Ce ar putea fi acesta este un mister pe care Balskus și colegii ei lucrează să-l rezolve.