Hegylakóként küzd a túlélésért a kolerabaktérium

Akár a Hegylakó, a kolerabaktérium is elpusztítja riválisait, hogy DNS-üket, és ezzel „szuperképességeiket” megszerezze. Kutatók első alkalommal tanulmányozhatták részletesebben a VI. típusú szekréciós rendszer működését.

A kolera az ember számára jól ismert súlyos, hasmenéssel és hányással járó betegség, amely gyors kiszáradáshoz vezet. Okozója a meleg, szerves anyagban gazdag tengerparti folyótorkolatokban élő Vibrio cholerae nevű baktérium.

A mikroorganizmusnak van azonban egy olyan oldala, amelyet kevéssé ismerünk. Nemcsak ránk emberekre, hanem a környezetében élő más baktériumokra is veszélyt jelent, igaz, egészen más módon: egy apró fehérjelándzsával megszúrja a közelben található baktériumokat, majd ellopja a DNS-üket. A mechanizmus - amelyet horizontális géntranszferként ismer a tudomány – jelentősen növelheti a kolerabaktérium túlélési esélyeit. Elég csak arra gondolnunk, hogy ha az áldozat ellenálló volt egy bizonyos antibiotikummal szemben, akkor ez a tulajdonság az örökítőanyag ellopása után a kórokozóban is meg fog jelenni. A Science folyóiratban megjelent tanulmányban a svájci EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) kutatóintézet tudósai először vehették szemügyre alaposabban a folyamatot.

A fegyver

A kolerabaktérium által alkalmazott gyilkoló eszköz az úgynevezett VI. típusú szekréciós rendszer (T6SS). A meglehetősen fantáziátlan névvel ellátott csodafegyvert - amely tulajdonképpen egy 13 fehérje által működtetett „rugós lándzsa” – 2006-ban fedezték fel a Vibrio cholerae és a kórházi fertőzéseket okozó Pseudomonas aeruginosa kórokozóknál, azóta pedig számos patogén baktériumnál kimutatták. Amikor a kolerabaktérium egy másik baktériumhoz kerül közel, a fegyver lyukat üt az áldozat külső membránján, amitől az elpusztul és genetikai anyagát a szabadba engedi. Az így kikerülő örökítőanyagot ezután a gyilkos mikroba „felveszi”.

Géntolvajlásból jeles

Természetes élőhelyükön a ragadozó viselkedést a környezetük váltja ki a kolerabaktériumokból. Normális esetben ugyanis nem az emberben élősködnek, hanem a vizekben planktonikus rákok páncéljába csimpaszkodva fogyasztják annak anyagát, a kitint. Ha ehhez hozzáférhetnek, akkor agresszív túlélőmódba váltanak (természetes kompetencia), és képessé válnak a sejten kívüli DNS felvételére. Ez azt jelenti, hogy lándzsájukkal minden környezetükben található baktériumot meg fognak támadni – még akkor is, ha azok ugyanabba a kolerabaktérium törzsbe tartoznak.

Elektronmikroszkópos felvétel a kolerabaktériumokról, amint azok a kitinfelülethez csatlakoznak Forrás: Graham Knott & Melanie Blokesch/EPFL

Több mint 40 gént is bekebelezhet

Melanie Blokesch, az EPFL munkatársa meg akarta vizsgálni, hogy a V. cholerae hogyan fordítja a maga hasznára ezt a viselkedést a túlélésért folytatott versenyben. Laboratóriumában a világ különböző részeiből származó kolerabaktérium törzseket tanulmányozott.

A kutatók a baktériumokat az általuk annyira imádott kitinből álló felületen növesztették. Kiderült, hogy a parányi lándzsa nem csupán egyfajta önvédelmi fegyverként funkcionál, hanem egyúttal hozzájárul a géntranszferhez is, azaz lehetővé teszi, hogy egy másik élőlényből gének jussanak át a kolerabaktériumba. Ezek a gének aztán erősebbé teszik a kórokozót az őt elpusztítani kívánó környezeti hatásokkal - például a már említett antibiotikumokkal - szemben.

„Ezzel a DNS-rabló módszerrel egyetlen V. cholerae akár több mint 40 gént is bekebelezhet más baktériumból. Ez hatalmas mennyiségű vadonatúj genetikai információt jelent” – mondta Melanie Blokesch az intézet sajtóközleményében. A jelenség a már említett horizontális-géntranszfer, amely során az egyed olyan genetikai információhoz jut, amivel a szülő nem rendelkezett.

Az egészet tehát elképzelhetjük egy mikroszkopikus szinten lejátszódó Hegylakó filmnek is: ahogy a mikroorganizmus átlyukasztja riválisa membránját, az hasonlít ahhoz, ahogy a halhatatlan levágja ellenfele fejét, hogy ezzel megkaparintsa annak erejét.

Megöli a hasznos baktériumokat

A tanulmány rávilágít arra, hogy miért is annyira virulens a V. cholerae az emberi emésztőrendszerbe kerülve. A baktériumölő mechanizmussal ugyanis az emberi bélbaktériumokat is megtámadja, ami tovább súlyosbítja a betegség okozta problémákat.