20:00 
Исследователи из Университета Сан-Паулу (USP) в Бразилии обнаружили 45 новых токсинов, вырабатываемых бактериями сальмонеллы, некоторые из которых связаны с инфекциями пищевого происхождения. Исследование было проведено в Центре исследований в области биологии бактерий и бактериофагов (B3 RIDC) и опубликовано в журнале PLOS Biology. Показано, что эти вещества в первую очередь действуют в борьбе микроорганизмов за пространство и ресурсы. Исследование также предполагает, что эти вещества могут вдохновить на разработку новых антибиотиков, углубленные исследования на людях и биотехнологические применения в будущем.
B3 — это один из центров исследований, инноваций и распространения (RIDCs http://cepid.fapesp.br/en), поддерживаемых FAPESP.
Чтобы изучить микроскопический арсенал, используемый патогеном, команда проанализировала генетические данные. от Сальмонеллы и ее системы секреции типа VI (T6SS), которая представляет собой копьевидную систему, которую бактерия использует для введения эффекторов, таких как токсины, которые мешают функционированию других клеток, в окружающую среду или непосредственно в конкурирующие микроорганизмы. Используя вычислительные инструменты, команда проанализировала генетический материал 6165 образцов из 149 различных сероваров Salmonella enterica, выявив потенциальные токсины и сравнив последовательности различных бактерий. Они также сделали выводы об их функциях на основе сходства с известными белками.
Всего было идентифицировано 128 типов токсинов, 45 из которых сильно отличались от любого известного токсина и никогда ранее не были описаны наукой. «Этот результат означает, что разнообразие бактериальных токсинов и антитоксинов во всем мире очень велико: появляются новые разновидности или радикально отличаются от известных родственных вариантов», — объясняет Робсон Франсиско де Соуза, руководитель группы биоинформатики в Лаборатории структуры и эволюции белка USP, исследователь B3 RIDC и один из авторов исследования.
Идентифицированные молекулы действуют по-разному. Некоторые конкурируют с другими бактериями, а другие поражают эукариотические клетки, в том числе грибов, дрожжей, водорослей и даже млекопитающих. "Вполне возможно, что некоторые из них играют непосредственную роль в инфекциях человека, но для подтверждения этой гипотезы нам необходимо определить, какой штамм несет гены, нацеленные на эукариоты, и экспериментально оценить их влияние на клетки и инфекцию", - отмечает исследователь.
Это разнообразие также отражается в распределении обнаруженных эффекторов среди различных групп сальмонелл. В статье показано, что каждая группа имеет уникальную комбинацию молекул, секретируемых T6SS. Это предполагает, что бактерия выбирает и поддерживает определенные эффекторы в зависимости от давления окружающей среды. «Эволюция этих систем и это разнообразие обусловлены как рекомбинацией генов, которая часто происходит для генерации и активации новых токсинов, так и естественным отбором, который в сценарии биологического конфликта подпитывает гонку вооружений среди бактерий», — утверждает Соуза.
Данные также показывают, что подгруппы сальмонеллы, собранные из естественной среды, имеют большее количество эффекторов, чем те, которые собраны у пациентов. Это указывает на то, что разнообразие токсинов увеличивается в условиях большего разнообразия конкурентов. «Это происходит потому, что по мере появления новых проблем и противников микроорганизму необходимо разработать новые инструменты, чтобы преуспеть в этих спорах о ресурсах», — объясняет исследователь.
По словам Соузы, эти результаты должны улучшить наше понимание стратегий бактериальной конкуренции и проложить путь к новым клиническим и биотехнологическим применениям. «У нас могут даже появиться приложения, которые мы пока не можем предвидеть», — прогнозирует он. «Мы верим в это, потому что некоторые из наших предыдущих работ показали, что важные эукариотические белки произошли от бактериальных токсинов», — добавляет он, подчеркивая потенциал этих соединений в различных биологических контекстах.
Соуза подчеркивает, что эта область далеко не исчерпана. «Такие бактерии, как сальмонелла, Acinetobacter и другие организмы, по-прежнему открывают возможности для понимания роли этих токсинов в экологических взаимодействиях», — утверждает он. "Мы продолжаем инвестировать в разработку программного обеспечения и конвейеров для автоматизации этого типа анализа и расширяем исследование на новые линии, такие как археи и менее известные бактерии, которые открывают еще больше возможностей для такого рода открытий", - заключает он.
