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Ricerchi fa luce sui meccanismi molecolari che permettono ai batteri di fare concorrenza e stabilire la simbiosi

Due fattori che gestiscono l'espressione di un gene chiave richiesto dai batteri luminescenti per uccidere le celle batteriche facenti concorrenza sono stati identificati. L'individuazione, dai ricercatori a Penn State, fa luce sui meccanismi molecolari che permettono agli sforzi differenti dei batteri di fare concorrenza e stabilire la simbiosi nella seppia hawaiana. Di conseguenza, lo studio, che compare online nel giornale di batteriologia, aggiunge alla nostra comprensione di come il trucco del microbiome di ospite è risoluto e può essere applicabile ai microbiomes più complessi in esseri umani.

Stiamo provando a capire come i batteri interagiscono tra loro nel contesto di una simbiosi del animale-microbo. Con molte di queste simbiosi, la superficie del tessuto ospite si trasforma in in un ecosistema dove le celle delle specie differenti e gli sforzi dei batteri interagiscono e competono per le risorse. Abbiamo saputo che alcuni di questi ceppi batterici hanno la capacità di attaccare ed uccidere altri sforzi, ma non abbiamo saputo questo meccanismo è regolamentato geneticamente.„

Tim Miyashiro, assistente universitario di biochimica e di biologia molecolare a Penn State ed alla guida del gruppo di ricerca

Quando le covate di una seppia del hawaiano, batteri bioluminescenti nell'ambiente circostante cominciano a colonizzare le cavità minuscole chiamate cripte nell'organo leggero del calamaro. I batteri trovano la protezione e di un ambiente ricco di sostanza all'interno delle cripte, in cui producono un'incandescenza blu che i ricercatori ritengono le guide per oscurare i calamari notturni dai predatori qui sotto. Alcuni sforzi del questo batteri, fischeri del vibrione, impiegano un meccanismo aghiforme conosciuto come un tipo il sistema della secrezione di VI (T6SS) per iniettare le tossine in e per uccidere le celle batteriche vicine. Gli sforzi che usano T6SS uccideranno i ceppi batterici suscettibili in una cripta, mentre quelli senza T6SS possono convivere con altri sforzi.

“Il tipo sistema di VI è trovato all'interno di molti batteri differenti,„ ha detto Kirsten R. Guckes, un ricercatore postdottorale a Penn State e primo autore del documento. “Originalmente è stato pensato soprattutto per contribuire alla virulenza dei batteri patogeni. Per esempio, i cholerae del vibrione, i batteri che causa il colera, lo usa. Ma, ora sappiamo che i batteri utili, come il fischeri del V., egualmente usano T6SS per uccidere altri batteri. Poiché T6SS è probabilmente energetico costoso affinchè i batteri produca ed agire in tal modo potrebbe interferire con la capacità dei batteri di prosperare e produrre la bioluminescenza, capire come le componenti del sistema sono regolamentate ci aiuterà a spiegare la relazione del host-symbiont ed i fattori che contribuiscono a stabilire la simbiosi.„

Una componente strutturale chiave di T6SS è Hcp, codificato per vicino due geni dal punto di vista funzionale ridondanti. Il gruppo di ricerca ha indicato che l'espressione di Hcp dipende da due fattori: il fattore di sigma alternativo σ54 e la proteina obbligatoria VasH del rinforzatore batterico. Ulteriormente, hanno mostrato quel VasH, che è richiesto affinchè i batteri uccidesse altre celle, regolamentano l'espressione di Hcp presso il host, suggerente che l'espressione di T6SS fosse regolamentata durante la simbiosi.

“La conoscenza che l'ambiente del host può stimolare il tipo sistema di VI suggerisce che il sistema sia stato integrato nel programma inerente allo sviluppo che i batteri usano quando iniziano la simbiosi con il calamaro,„ ha detto Miyashiro. “Così, sembra che il sistema sia importante per l'istituzione di simbiosi, indipendentemente da fatto che altri batteri in competizione sono presenti. Ulteriormente, possiamo applicarci che cosa stiamo imparando in questa relazione relativamente semplice del host-symbiont ai microbiomes più complessi come quei trovati nell'intestino umano e sulla nostra interfaccia.„

Source:
Journal reference:

Guckes, K.R., et al. (2020) The Bacterial Enhancer Binding Protein VasH Promotes Expression of a Type VI Secretion System in Vibrio fischeri during Symbiosis. Journal of Bacteriology. doi.org/10.1128/JB.00777-19.