Дослідники з Прінстонського університету виявили, що одна з найбільш плодовитих бактерій, Pseudomonas aeruginosa (Синьогнійна паличка), поселяється як на тварин, так і на рослинах, використовуючи почуття, раніше не виявлене у будь-яких інфекційних мікроорганізмів - зобов'язання. Ці бактерії, на відміну від більшості інших патогенних мікроорганізмів, не покладаються на хімічний сигнал, специфічний для будь-якого одного організму. Щоб продемонструвати універсальність бактерій, дослідники інфікували клітини плюща (сині кільця) бактеріями (зелені зони), потім ввели амеб (жовтий) в цей же зразок. Pseudomonas відразу виявляють і швидко вражають амеб.
У статті, опублікованій в журналі The Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, дослідники з Принстонського університету і Дартмутського коледжу повідомляють, що Pseudomonas aeruginosa (Синьогнойна паличка) є першим виявленим збудником інфекції, який діє, просто господарська паличка. Це означає, що синегнойна паличка, на відміну від більшості інших патогенних мікроорганізмів, не покладається на хімічний сигнал, специфічний для будь-якого одного організму, і входить в контакт з будь-яким організмом, потенційно придатним до інфікування.
"Здатність Pseudomonas жити повсюдно була відома і раніше. Залишалося неясним, як вона в змозі виявити так багато типів господарів, - говорить один з авторів дослідження, професор молекулярної біології Прінстонського університету Земер Гітай (Zemer Gitai). - Це ключова частина нашого дослідження - вона користується дотиком, а не смаком. Таким чином Pseudomonas виявляє потенційного господаря і заражає його ".
Професор Гітай розповів, що більшість бактерій, вірусів та інших хвороботворних агентів у своїй активності покладаються на «смак» - реагують на хімічні сигнали, унікальні для господарів, з якими вони, як правило, співіснують і паралельно еволюціонують протягом тривалого часу. Pseudomonas, використовуючи зобов'язання, здатні процвітати на людях, інших тварин, рослинах, численних техногенних поверхнях, у воді та ґрунті. Синегнойна паличка має високу антибіотикорезистентність і може бути смертельно небезпечною, будучи винуватцем багатьох внутрішньолікарняних захворювань.
Крім Земера Гітая, в роботі взяли участь Альберт Сірьяпорн (Albert Siryaporn), науковий співробітник групи Гітая; Джордж О'Тул (George O'Toole), професор мікробіології та імунології в Дартмуті і Шеррі Качма (Sherry Kuchma), старший науковий співробітник лабораторії О'Тула.
Дослідники виявили, що як мінімум дві умови повинні бути виконані для того, щоб відбулося інфікування синьогнійною паличкою: можливість закріплення на поверхні і «почуття кворуму», - поширений бактеріальний механізм, завдяки якому мікроорганізми виявляють, де знаходиться велика кількість їм подібних. Дослідники зосередилися на механізмі закріплення на поверхні, тому що він є відмінною особливістю Pseudomonas.
Щоб продемонструвати можливість бактерій заражати різноманітних господарів, Сірьяпорн інфікував бактеріями рослинні клітини, потім вводив у зразок амеб; Pseudomonas відразу ж виявляли одноклітинних і швидко закріплювалися на них. «Бактерії не знають, на якому господарі вони сидять, - каже Сірьяпорн. - Вони відчувають, що знаходяться на чомусь і атакують, не розрізняючи одного господаря від іншого».
Однак коли Сірьяпорн видалив з поверхні бактерій білок PilY1, ті втратили здатність заражати і таким чином вбивати амеб. «Ми вважаємо, що цей білок є датчиком дотику, - пояснює Сірьяпорн. - Коли ми видалили білок, бактерії перебували на поверхні амеби, але не знали про це, тому не проявляли вірулентність».
Оскільки PilY1 знаходиться на поверхні синьогнійної палички і необхідний для вірулентності, він представляється комплексною і легко доступною мішенню для розробки ліків для лікування інфекції, стверджує Гітай. Це відкриває дорогу до створення методу лікування, який буде заснований не на прямому знищенні збудника, а на блокуванні його здатності до зараження.
Новий підхід до терапії бактеріальних інфекцій може вирішити проблему антибіотикорезистентності. Лікування антибіотиками призводить до виникнення стійких штамів, які, у відсутності конкурентів, поширюються у величезній кількості.
Білок PilY1 виявлений і в інших бактерій, в тому числі і тих, які інфікують одного господаря. Це збудник гонореї Neisseria gonorrhoeae і вражаючі людей і тварин бактерії роду Burkholderia. Можливо, що й інші мікроорганізми використовують зобов'язання як додатковий сигнал, що ініціює вірулентність.