Nature Microbiology: Выяснилось, как бактерии живут в клеточных ядрах мидий

Многие животные тесно связаны с бактериями. Некоторые из этих бактерий живут внутри клеток своих хозяев, но только некоторые могут обитать в клеточных органеллах.

Одна группа бактерий научилась жить в ядрах своих хозяев. Это удивительно, потому что ядро — центр управления клеткой.

Как эти внутриядерные бактерии заражают и размножаются в организме животных-хозяев, пока неизвестно. Учёные из Института морской микробиологии имени Макса Планка в Бремене (Германия) подробно изучили внутриядерного паразита животных.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Как массово размножаться внутри клетки, не убивая ее

Внутриядерный паразит Candidatus Endonucleobacter заражает глубоководных мидий из гидротермальных источников и холодных проливов по всему миру. Бактерия проникает в ядро мидии и размножается до 80 000 клеток, раздувая ядро в 50 раз.

Нико Лейш и Николь Дубилье из отдела симбиоза Института морской микробиологии Макса Планка хотят понять, как бактерия заражает и размножается внутри ядра и получает питательные вещества, необходимые для репликации. При этом паразит не должен вызывать гибель клетки хозяина.

Учёные выяснили, что Ca. Endonucleobacter питается сахарами, липидами и другими веществами клетки-хозяина. В отличие от других внутриклеточных бактерий, он не разрушает нуклеиновые кислоты хозяина. Благодаря такой стратегии питания клетка-хозяин остаётся жизнеспособной достаточно долго, чтобы обеспечить бактерию питательными веществами, необходимыми для активного размножения.

Гонка вооружений за контроль над клеткой

Когда животные клетки повреждены или заражены бактериями или вирусами, они часто запускают программу самоубийства — апоптоз.

Мигель Анхель Гонсалес Поррас сообщает, что бактерии выработали стратегию, позволяющую избежать гибели клеток хозяина: они производят белки, подавляющие апоптоз (IAPs).

Начинается гонка вооружений: чем больше IAPs производят бактерии, тем больше клетка хозяина производит белков, вызывающих апоптоз. В итоге клетка разрывается, выпуская бактерии наружу, где они могут заразить новые клетки хозяина.

Николь Дубилье отмечает, что обнаружение IAPs в Ca. Endonucleobacter стало удивительным результатом исследования. Эти белки ранее были известны только у животных и некоторых вирусов, но не встречались у бактерий.

Авторы пришли к выводу, что паразит, скорее всего, получил эти гены от своего хозяина путём горизонтального переноса генов (HGT). Хотя горизонтальный перенос генов от бактерий к эукариотам хорошо известен, обратные случаи встречаются редко, как выяснили авторы.

Последствия для эволюции и медицины

Наше открытие помогает лучше понять, как взаимодействуют хозяин и микроб. Оно также показывает, какие сложные стратегии используют паразиты, чтобы выживать в организме хозяина.

Это исследование может быть полезно для изучения паразитарных инфекций и способов уклонения от иммунитета у других организмов. Также оно позволяет по-новому взглянуть на генетический обмен между эукариотами и бактериями. Это важно для понимания эволюции и развития микроорганизмов.

Кроме того, наше исследование даёт представление о регуляции апоптоза. А это актуально для исследований рака и клеточной биологии.

Иллюстрация: MARUM, University of Bremen

06.09.2024