В 2015 году исследователи EPFL во главе с Мелани Блокеш опубликовали основную статью в Science в которой показано, что бактерия, ответственная за холеру, Vibrio cholerae использует подпружиненное копье, чтобы буквально нанести удар. соседние бактерии и украсть их ДНК. Они определили механизм копья так называемой «системой секреции VI типа» или T6SS, также используемой для межбактериальной конкуренции многими другими бактериями.

V. cholerae использует свой T6SS, чтобы конкурировать с другими бактериями в его водной среде и приобретать новый генетический материал, который патоген поглощает и обменивает против некоторых частей своего собственного генома. Этот режим «горизонтального переноса генов» приводит к быстрой эволюции и появлению патогенов. Возбудитель V. холера вызвала семь основных пандемий холеры с 1817 года и, согласно текущим данным ВОЗ, по-прежнему убивает более 100 000 человек в год и инфицирует до 4 миллионов человек, в основном в бедных или слаборазвитых странах.

Теперь, группа Blokesch обнаружила степень ДНК, которая V. холера может украсть за одну атаку: более 150 000 пар оснований нуклеиновых кислот или примерно 150 генов за один раз (бактерия холеры несет в общей сложности около 4000 генов). Исследователи рассчитали это число путем секвенирования всего генома почти 400 V. холера штаммов до и после кражи ДНК из соседних бактерий.

Предыдущие исследования пытались установить, сколько ДНК-компетентных бактерий может поглощать и интегрировать в свой геном, питая их большими количествами очищенной ДНК. Тем не менее, это не отражает естественные условия, в которых бактерии живут и действуют, так как в окружающей среде недостаточно длинных участков свободной ДНК. V. Однако TISS-опосредованное воровство ДНК cholerae позволяет бактерии приобретать только что выделенные и длинные фрагменты ДНК. Это бактериальное поведение тесно связано с хитиновыми поверхностями (например, раковинами), на которых бактерия обычно обитает в океанах и устьях.

Чтобы решить эту проблему, исследователи EPFL изучили два неродственных («не клональных») штамма V. холеры в совместных культурах на хитине. Это позволило им определить частоту и степень обмена ДНК между двумя штаммами в более естественных условиях.

Исследование, проведенное аспирантом Ноэми Матти, показало, что V. штаммы cholerae которые несут функциональную и индуцируемую хитином систему T6SS, гораздо более эффективны для переноса ДНК, чем бактерии, которые этого не делают. Хищная бактерия приобрела большие области генома от своей убитой добычи – до 150 000 пар оснований, упомянутых выше.

Авторы приходят к выводу, что экологический «образ жизни» V. холера обеспечивает обмен генетическим материалом с достаточной кодирующей способностью, что может значительно ускорить эволюцию бактерии.

Этот вывод очень важен в контексте эволюции бактерий. Это говорит о том, что бактерии окружающей среды могут иметь общий генофонд, который может сделать их геномы очень гибкими, а микробы склонными к быстрой адаптации ».

Мелани Блокеш, исследователь EPFL