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Pesquise vertentes iluminam-se nos mecanismos moleculars que permitem as bactérias de competir e estabelecer a simbiose

Dois factores que controlam a expressão de um gene chave exigido pelas bactérias luminescentes para matar pilhas bacterianas de competência foram identificados. Encontrar, por pesquisadores em Penn State, derrama a luz nos mecanismos moleculars que permitem tensões diferentes das bactérias de competir e estabelecer a simbiose no calamar de cauda cortada havaiano. Conseqüentemente, o estudo, que aparece em linha no jornal do bacteriologia, adiciona a nossa compreensão de como a composição do microbiome de um anfitrião é determinada, e pode ser aplicável a uns microbiomes mais complexos nos seres humanos.

Nós estamos tentando compreender como as bactérias interagem um com o outro no contexto de uma simbiose do animal-micróbio. Com as muitas destas simbioses, a superfície do tecido do anfitrião transforma-se um ecossistema onde as pilhas de espécies diferentes e as tensões das bactérias interajam e compitam para recursos. Nós soubemos que algumas destas tensões bacterianas têm a capacidade atacar e matar outras tensões, mas nós não soubemos este mecanismo é regulado genetically.”

Tim Miyashiro, professor adjunto da bioquímica e da biologia molecular em Penn State e no líder da equipa de investigação

Quando um calamar de cauda cortada havaiano choca, as bactérias bioluminescent no ambiente circunvizinho começam a colonizar os rebaixos minúsculos chamados criptas no órgão claro do calamar. As bactérias encontram o abrigo e um ambiente nutriente-rico dentro das criptas, onde produzem um fulgor azul que os pesquisadores acreditem ajudas para obscurecer os calamares nocturnos dos predadores abaixo. Algumas tensões do este as bactérias, fischeri do Vibrio, empregam a agulha-como o mecanismo conhecido como um tipo sistema da secreção de VI (T6SS) para injectar toxinas em e para matar pilhas bacterianas próximas. As tensões que usam T6SS matarão tensões bacterianas suscetíveis em uma cripta, visto que aquelas sem T6SS podem conviver com outras tensões.

“O tipo sistema de VI é encontrado dentro de muitas bactérias diferentes,” disse Kirsten R. Guckes, um pesquisador pos-doctoral em Penn State e primeiro autor do papel. “Pensou-se originalmente para contribuir primeiramente à virulência das bactérias patogénicos. Por exemplo, os cholerae do Vibrio, as bactérias que causa a cólera, usam-na. Mas, nós sabemos agora que as bactérias benéficas, como o fischeri do V., igualmente usam T6SS para matar outras bactérias. Porque T6SS é provavelmente energètica caro para que as bactérias produzam, e fazer assim poderia interferir com a capacidade das bactérias para prosperar e produzir a bioluminescência, compreender como os componentes do sistema são regulados ajudar-nos-á a explicar o relacionamento do anfitrião-symbiont e os factores que contribuem a estabelecer a simbiose.”

Um componente estrutural chave de T6SS é Hcp, codificado para perto dois genes funcional redundantes. A equipa de investigação mostrou que a expressão de Hcp é dependente de dois factores: o factor de sigma alternativo σ54 e a proteína obrigatória VasH do realçador bacteriano. Adicionalmente, mostraram esse VasH, que é exigido para que as bactérias matem outras pilhas, regulam a expressão de Hcp dentro do anfitrião, sugerindo que a expressão de T6SS estivesse regulada durante a simbiose.

“O conhecimento que o ambiente do anfitrião pode estimular o tipo sistema de VI sugere que o sistema esteja integrado no programa desenvolvente que as bactérias se usam quando iniciam a simbiose com o calamar,” disse Miyashiro. “Assim, parece que o sistema é importante para o estabelecimento da simbiose, mesmo se outras bactérias de competência estam presente. Adicionalmente, nós podemos aplicar-se o que nós estamos aprendendo neste relacionamento relativamente simples do anfitrião-symbiont a uns microbiomes mais complexos como esses encontrados no intestino humano e em nossa pele.”

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.