Бактериальная конъюгация является широко распространенной и особенно эффективной стратегией горизонтального распространения генов в микробных популяциях.
Благодаря богатой и плотной популяции микроорганизмов, кишечная микробиота часто считается благодатной средой для конъюгативной передачи и основным резервуаром генов резистентности к антибиотикам. В этом мини-обзоре мы обобщаем последние данные, свидетельствующие о том, что несколько семейств конъюгативных плазмид, присутствующих в Enterobacteriaceae, передаются с высокой скоростью в микробиоте кишечника. Мы обсуждаем важность стабилизации пар для конъюгации, а также дополнительные факторы, влияющие на эффективность переноса ДНК и диапазон конъюгативных хозяев в этой среде. Наконец, мы рассмотрим потенциальное использование бактериальной конъюгации для редактирования микробиома.
Бактериальная конъюгация может достигать высокой скорости передачи в микробиоте кишечника. Прямые доказательства свидетельствуют о том, что она играет важную роль в этой среде, но гены, участвующие в этом механизме, кодируются не во всех семействах плазмид. Многие исследователи не обращали внимания на механизм стабилизации конъюгации (МСК), поскольку он не требуется в классических анализах конъюгации бактерий на агаровых пластинах, где клетки уже находятся в тесном контакте. Поэтому плазмиды, кодирующие гены MСК, можно рассматривать как наиболее универсальный механизм конъюгации, поскольку они могут способствовать переносу ДНК в более разнообразных условиях. Конъюгативные элементы, не кодирующие механизмы MСК, могут использовать плазмиды, обладающие этой особенностью, для своего распространения. Таким образом, понимание взаимодействия между плазмидами в микробиоте кишечника может дать важные сведения о распространении резистентности к антибиотикам.
Альтернативы традиционным антибиотикам включают, в частности, вакцины, фаговую терапию, а также антиплазмидные или антиконъюгационные стратегии. Ингибирование горизонтального переноса генов в кишечной микробиоте потребует идентификации потенциальных лекарственных мишеней. Учитывая, что MСК, по-видимому, важен для конъюгации бактерий в кишечнике, стратегии, направленные на ограничение или отмену этой функции, могут снизить распространение резистентности к антибиотикам.
Расширение знаний о бактериальной конъюгации in situ также будет способствовать развитию технологий редактирования микробиома. Используя высокоэффективную конъюгативную систему, гены, приносящие пользу хозяину, можно перенести и интегрировать в хромосому естественных обитателей микробиоты, избегая сопротивления колонизации пробиотиками. Эта технология мобилизации ДНК также может быть использована в качестве инструмента доставки CRISPR-Cas.
CRISPR может быть запрограммирован на уничтожение конкретных бактерий, вызывающих дисбиоз, антибиотикорезистентных бактерий или патогенов, обеспечивая точный инструмент для редактирования микробиома. Можно также представить, что MСК можно настроить так, чтобы облегчить перенос в целевые популяции бактерий, оставляя другие микроорганизмы нетронутыми процедурой. Таким образом, изучение бактериальной конъюгации может дать важные знания, которые могут быть применимы в нескольких аспектах борьбы с резистентностью к антибиотикам.
