Функциональное и геномное разнообразие микробиома кишечника человека формируется благодаря горизонтальному переносу мобильных генетических элементов (МГЭ).
МГЭ могут кодировать гены, полезные для самозащиты хозяина (например, устойчивость к антибиотикам) или способность конкурировать за необходимые или ограниченные ресурсы (например, витамины). Так, кишечные бактерии нуждаются в витамине B12, без него большинство типов живых клеток не могут функционировать.
"В ходе процесса переноса МГЭ одна клетка образует трубку, по которой ДНК может передаваться другой клетке", - говорит микробиолог и руководитель исследования Патрик Дегнан. "Это как если бы два человека занялись сексом, и теперь у них обоих рыжие волосы. Наше исследование показывает, что этот процесс связан не только с устойчивостью к антибиотикам. Горизонтальный обмен генами между микробами, вероятно, используется для всего, что повышает их способность выживать, включая обмен генами, кодирующими транспортеров B12", - рассказывает Дегнан. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports.
Ранее Дегнан работал над исследованием, в ходе которого он и его коллеги выявили важный транспортер, отвечающий за доставку B12 в бактерии клетки кишечника. В последнее время он изучал МГЭ, пытаясь определить, какую информацию они передают и довольно быстро обнаружил что грузом являются транспортеры витамина В12.
Чтобы подтвердить свои предположения, Дегнан и его коллеги смешивали бактерии, которые могли переносить B12, и бактерий, которые не могли. Совместное нахождение дало бактериям возможность сформировать канальцы, которые способствовали переносу. После этого они обнаружили, что бактерии, ранее неспособные переносить B12, приобрели эту способность.
"У реципиентов транспортеров B12 мы обнаружили новую ДНК, которую они получили от донора", - поясняет Дегнан. Эксперимент был проведен успешно не только in vitro, но и на мышиной модели. Тип полезных кишечных бактерий, использованных в исследовании, - это Bacteroides, которые обитают в толстом кишечнике большинства людей. Одна из их важнейших функций для человека - расщепление сложных углеводов для получения энергии.
