Так же, как дети, чувствующие запах свежего испеченного печенья, находят свой путь к кухне, вызывающие язву бактерии руководствуются чутьем к подкладке живота, причиняя боль и воспламенению. Теперь, обширный анализ микробовых геномов предлагает, чтобы больше чем половина бактерий сконцентрировалась на химических сигналах для достижения цели, способность, названная хемотаксисом. Это – больше, чем исследователи ожидали, говорит Игорь Жулин, вычислительный биолог в Окриджской национальной лаборатории в Теннесси.
Результаты должны помочь ученым лучше разобраться в том, что делает некоторые микроорганизмы опасными для здоровья человека. «Мы должны понять сигнальное машинное оборудование, лежащее в основе этих поведений, если мы надеемся управлять или заблокировать их», говорит Джон Паркинсон, молекулярный биолог в университете Юты в Солт-Лейк-Сити.Микробиологи изучили хемотаксис прежде всего путем сосредоточения на нескольких бактериальных разновидностях, таких как общий микроорганизм пищеварительного тракта, кишечная палочка, привлеченная к аминокислотам и другим продуктам и удержанная токсинами. Для получения более широкой перспективы Жулин и постдокторант Кристин Вичет провели прошлые 7 лет, анализируя 450 геномов от бактерий и другой группы микроорганизмов, archaea.Удивительно высокое число — 245 — имело гены хемотаксиса, отчеты дуэта сегодня в Научной Сигнализации.
Каждая хемотаксическая разновидность разделяет основной набор протеинов, включая рецептор для ощущения окружающей среды и регулятора ответа, управляющего двигателем кнута, подобный хвосту придаток, продвигающий бактерию в одном направлении или другом. Но множество вспомогательных протеинов включается также. Все вместе, Zhulin и Wuichet идентифицировали 19 типов систем хемотаксиса на основе комбинаций найденных протеинов, места генов для этих протеинов и другие параметры.Исследователи также нашли ключи к разгадке развития хемотаксиса.
Это возникло у бактерий после того, как они откалываются от общего предка эукариотам, организмы (в пределах от амебы людям), чьи клетки имеют ядра, поскольку Zhulin и Wuichet не нашли протеинов хемотаксиса в тех геномах. И кажется, что archaea получил хемотаксические способности путем заимствования тех генов у бактерий.
Кроме того, анализ обеспечил некоторые намеки о том, как хемотаксис развился из простой сигнальной сети, медленно отвечающей на внешние стимулы — прежде всего путем включения генов — к системе мультипротеина, которая может быстро поменять курс клетки. Несколько бактерий в исследовании, кажется, промежуточные звенья в этом переходе, поскольку они испытывают недостаток в основных генах хемотаксиса, но имеют несколько протеинов быстрого ответа, которые, как правило, являются частью путей хемотаксиса. Исследователи не знают то, что делают эти протеины, но они нашли их во множестве микроорганизмов, включая растение и человеческие патогены, а также в организмах биоисправления и ухудшении клетчатки. «Будет захватывающе видеть, каковы функции некоторых из этих систем», говорит микробиолог Кэролайн Харвуд из университета Вашингтона, Сиэтла.
«Это – впечатляющее и проницательное исследование», говорит Виктор Соерджик, молекулярный микробиолог в университете Гейдельберга в Германии. «Это повысит много интереса не только в широком сообществе бактериального сигнального исследования, но также и всех заинтересованных развитием сетей протеина».