Археи производят антимикробные вещества, убивающие бактерии

Солелюбивая бактерия Halalkalibacterium halodurans, растущая в чашке Петри в лаборатории Варнеке, погибает под действием белков, выделяемых археей Halogranum salarium. Автор: Аида Санчес-Риколь (лаборатория Варнеке) (CC-BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

В условиях растущей устойчивости бактерий к антибиотикам и другим антибактериальным средствам ученые ищут новые альтернативы. В исследовании, опубликованном в открытом журнале PLOS Biology, Тобиас Варнеке и его коллеги из Оксфордского университета и Лаборатории медицинских наук MRC (Великобритания) обнаружили неизученные антимикробные вещества, производимые археями — одноклеточными организмами, представляющими один из трех доменов жизни (наряду с бактериями и эукариотами, к которым относимся и мы).

Микроорганизмы постоянно конкурируют за пространство и ресурсы, вырабатывая разнообразные химические средства защиты против других видов. Все известные антибиотики изначально происходят из этих защитных систем, однако до сих пор ученые исследовали в основном арсенал бактерий и грибов.

Существует более 20 000 видов архей, и эти клетки часто окружены еще более многочисленными бактериальными видами. Исследователи предположили, что для выживания археи должны обладать механизмами конкуренции с бактериями, что делает их потенциальным источником новых антимикробных веществ.

Ученые проанализировали геномы более 3700 видов архей, выискивая гены, кодирующие белки, способные воздействовать на бактерии. Особое внимание уделялось белкам, расщепляющим пептидогликан — ключевой компонент бактериальных клеточных стенок. Большинство архей не содержат пептидогликан, поэтому такие белки могли эволюционировать исключительно для микробной войны.

Эти белки были обнаружены у 5% изученных видов архей, причем некоторые виды обладали несколькими их типами. Лабораторные тесты подтвердили, что выделенные белки эффективно убивают бактерии. Анализ структуры белков показал, что многие из них выделяются за пределы клетки, а у некоторых архей даже обнаружены компоненты системы инъекции, которая может доставлять смертоносные белки прямо в конкурирующие бактерии.

Многое еще предстоит выяснить о том, как эти молекулярные оружия используются в природе. Белки, расщепляющие пептидогликан, представляют лишь один из возможных типов антибактериальных веществ, которые могут скрываться среди разнообразных видов архей.

«Археи — это отдельный домен жизни, отличный от бактерий и эукариотов (людей, растений, мух и т. д.). Мы очень мало знаем об их "социальной жизни", включая взаимодействие с их вездесущими соседями — бактериями», — отмечает Варнеке.

«Наша работа проливает новый свет на социальную жизнь архей и имеет значение для понимания микробных сообществ. Она также предполагает, что археи могут стать крупным, неиспользованным резервуаром для открытия новых антимикробных веществ в будущем», — добавляет он.

Ромен Строк, ведущий автор исследования, комментирует: «Археи часто изображают либо как одиночных экстремофилов, либо как синтрофических партнеров. Наше исследование раскрывает другую, более "темную" сторону их социальной жизни».

Дополнительная информация: Strock R, et al. Archaea produce peptidoglycan hydrolases that kill bacteria, PLOS Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pbio.3003235

Источник: Public Library of Science