Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Дорогая, я убил бактерию
Чтение – это способ общения. Люди разработали сложные средства коммуникации, которые включают в себя вербальные и невербальные сигналы. Человек даже может определить когда у кого-то хорошие или плохие намерения, поскольку люди развили способность воспринимать и такие сигналы. Всегда прислушивайтесь к своей интуиции! Общение является главным ключом ко всем отношениям. Как общаются люди и другие млекопитающие достаточно легко понять, но как общаются микробы?
Что означает слово “коммуникация” на самом деле? Это просто подача сигналов или же есть точное определение, на которое люди могут полагаться? Мне нравится думать, что общение – это обмен информацией. Хотя это и объемное определение, я думаю, что оно доносит основную мысль. Компьютеры общаются посредством обмена кодов и алгоритмов. Люди используют речь, язык тела, и письменность. А чем же пользуются микробы?
За последние 15 лет ученые открыли новый способ обмена ключевой информацией между микробами и почти всеми видами клеток — внеклеточные везикулы (extracellular vesicles или EV). Конечно же, эти структуры стали фокусом научных исследований во всех областях жизни.
Если мы говорили об общении, какое это имеет отношение к меду?
Совсем недавно, Чилийские ученые опубликовали статью о влиянии внеклеточных везикул, полученных из меда, на микробиом ротовой полости человека. Оказалось, что ВВ меда уменьшали численность двух конкретных видов бактерий Streptococcus mutans и Streptococcus sanguinis. Бактерия S. mutans способствует развитию кариеса (Loesche, 1986), в то время как S. sanguinis входит в состав микробных биопленок, найденные в ротовой полости (Zhu et al., 2018). Именно эти пленки помогает в образовании зубного налета. Также следует отметить, что попадании бактерии S. sanguinis в кровоток может вызвать инфекции (Zhu et al., 2018).
Чтобы понять что же происходит на самом деле, сначала нужно понять, что такое внеклеточная везикула (ВВ). ВВ представляет собой небольшие сферы, содержащие внутри белки, нуклеиновые кислоты, и другие молекулы, которые высвобождаются во внеклеточную среду. В зависимости от того, когда и как образовались эти маленькие пузырьки, внутренее содержание и количество молекул меняется. Представьте разные белки и молекулы, находящиеся внутри мембраны везикулы, и то, как были сделаны эти везикулы. Везикула может либо “перевозить” молекулы с одного места в другое, либо хранить молекулы внутри. В зависимости от организма или среды, в которой они производились, ВВ могут переносить различные молекулы (Изображение 1).
В ходе их исследования, ученые обнаружили, что медовые ВВ содержат противомикробные соединения, такие как MRJP1, Defensin-1, и Jellein-3. Давайте изучим каждый из них по порядку.
MRJP1: Этот белок был обнаружен у медоносных пчел, и этот же белок присутствует в большом количестве в меде. Исследователи утверждают, что белок обладает антибактериальным действием против грамположительных и грамотрицательных бактерий. Он может изменять проницаемость клеток и вызывать разрыв мембран.
Defensin-1: Этот противомикробный препарат имеет сходный, но немного отличающийся от MRJP1 механизм действия. Он вызывает образование пор, уменьшает текучесть мембраны, и физиологически преобразует ее. Это приводит к лизису бактериальной мембраны.
Jellein-3: Этот небольшой противомикробный пептид, по-видимому, специфичен для грамположительных бактерий. К сожалению, мало что известно об антимикробной активности Jellein-3 или любого другого Jellein белка (Fontana et al., 2004).
Все три антимикробных пептида были обнаружены в медовых ВВ. Как исследователи это обнаружили? Они взяли мед, и поместили в центрифугу на скорости 30,000 оборотов в минуту. Это отделило ВВ от меда, что позволило исследователям подробно изучить эти молекулы, используя методы идентификации антимикробных пептидов. Используя выделенные ВВ, исследователи подвергли бактерии S. mutans и S. sanguinis экспериментам, в ходе которых наблюдалось влияние ВВ на целостность бактериальной мембраны. Они обнаружили, что бактерии, подвергшиеся воздействию ВВ, имели жесткие, негибкие мембраны, по сравнению с гладкими и нормальными мембранами бактерий, не подвергшихся воздействию. Жесткие мембраны более восприимчивыми к разрыву, что подтверждает антимикробный эффект медовых ВВ на бактерии полости рта (Изображение 2).
Звучит классно, но какой смысл мне рассказывать об этом друзьям?
Вспомните про фильм “Начало”. По сценарию этого фильма, идеи в разум человека внедрялись через сновидения. Погружаясь все глубже в сон, идеи помещались в чей-то разум даже не осознавая то, что это идея чужая. То же самое можно сказать и об внеклеточных везикулах. Данное исследование показывает, что медовые ВВ содержат антибактериальные пептиды. А что случится, если освободить эти же пузырьки и наполнить их другими противомикробными соединениями? Есть ли способ, с помощью которого можно внедрить новое желаемое содержимое в ВВ? (Спойлер: это будет обсуждаться в будущей статье). Эта область исследований активно развивается, и ее возможности безграничны.
Перевод был сделан Марией Мартыновой
Дополнительные источники:
Zhu, B., Macleod, L.C., Kitten, T., and Xu, P. 2018. Streptococcus sanguinis biofilm formation & interaction with oral pathogens. Future Microbiol. 13: 915-932.
Loesche, W.J. 1986. Role of Streptococcus mutans in human dental decay. 1986. Microbiol Rev. 50: 353-380.
Huang-Doran, I., Zhang, C., and Vidal-Puig, A. 2017. Extracellular vesicles: novel mediators of cell communication in metabolic disease. Trends Endocrinol Metab. 28: 3-18.
Fontana, R., Mendes, M.A., de Souza, B.M., Konno, K., Cesar, L.M.M., Malaspina, O., and Palma, M.S. 2004. Jelleins: a family of antimicrobial peptides from the Royal Jelly of honeybees (Apis mellifera). Peptides. 25: 919-928.
Изображение: https://pixabay.com/photos/bee-honeycomb-pollinator-hive-4668171/
micro-bites.org 