Новые бактерии, открытые в 2023 году
На исходе 2023 года пришло время взглянуть на новых представителей микробного мира. Как всегда, список оказался обширным, что затрудняет выбор нескольких интересных бактерий для представления.
Бруцеллез - хорошо известное зоонозное заболевание. Бактерии из рода Brucella используют в качестве хозяев различных животных, таких как козы, коровы, свиньи и северные олени. Во Французской Гвиане новый вид бруцелл был выделен от двух пациентов, у которых наблюдались симптомы лихорадки, боли в пояснице и утомляемость. Выделенный штамм получил название Brucella amazoniensis и является близким родственником Brucella suis, которая обычно обитает в организме свиней, северных оленей, собак и зайцев. Если у собак и свиней Brucella suis может вызывать артрит, боли в суставах и даже аборт, то у людей она приводит к лихорадке и увеличению селезенки.
Оба инфицированных пациента были золотодобытчиками, проживали в тропических лесах Амазонки и, по их словам, охотились и ели диких животных. Предполагается, что через них они и заразились патогенами. После терапии, сочетающей рифампин, доксициклин и гентамицин, оба пациента были очищены от патогенов и полностью выздоровели.
Как известно, мы не хотим избавляться от всех бактерий внутри нас. Многие бактерии производят полезные соединения, такие как сероводород (H2S). В низких концентрациях этот газ является противовоспалительным, антиоксидантным и митохондриальным источником энергии и поддерживает гомеостаз слизистой оболочки кишечника. Однако при более высоких концентрациях H2S становится токсичным для органов и тканей. Некоторые кишечные патогены, такие как Salmonella enterica и Clostridioides difficile, являются сульфидогенными, и их интенсивное производство H2S может привести к воспалению слизистой оболочки.
Для сульфидогенных бактерий кишечника таурин является основным субстратом, и в новом исследовании была выделена и охарактеризована сульфидогенная бактерия Taurinivorans muris. Эта бактерия из рода Desulfovibrionaceae использует таурин в качестве акцептора электронов, а лактат, формиат или пируват - в качестве донора электронов в строгих анаэробных условиях.
До сих пор была известна только тауриновая кишечная бактерия Bilophila wadsworthia, которая использует аналогичные доноры электронов. Однако обе бактерии имеют разные предпочтения в отношении хозяев: в то время как Bilophila wadsworthia довольно широко распространена в кишечнике человека, Taurinivorans muris более многочисленна в кишечнике мышей.
Taurinivorans muris использует таурин в качестве основного акцептора электронов для анаэробного дыхания в кишечнике. Из работы Ye et al. (2023).
Исследование показывает, что Taurinivorans muris взаимодействует как с комменсалами, живущими в кишечнике, так и с патогенными микроорганизмами. Таурин, который мы получаем в основном из мяса, молочных продуктов и жиров, попадает в кишечник в составе желчных кислот. Но поскольку у Taurinivorans muris нет гидролазы желчных солей, ей требуются другие бактерии для высвобождения таурина, прежде чем импортировать и разлагать его в процессе анаэробного дыхания. Образующийся H2S защищает от энтеральных патогенов, таких как Salmonella enterica и Klebsiella pneumoniae, поскольку молекула напрямую ингибирует ферменты аэробной дыхательной цепи.
Термальные источники являются местом обитания большого разнообразия микробов, некоторые из которых до сих пор не культивируются в лабораторных условиях. Авторы нового исследования секвенировали образцы бактериальных отложений из богатого сульфидами термального источника на Северном Кавказе и использовали метагеномные данные для сборки соответствующих микробных геномов.
Исследование выявило две потенциально новые нитевидные бесцветные сернокислые бактерии из семейства Thiotrichaceae, являющиеся факультативными анаэробами и литоавтотрофами. В то время как один штамм представляет собой новый вид, названный Thiothrix putei, второй принадлежит к новому роду и был назван Thiocaldithrix dubininis. Геномный анализ показал, что обе бактерии кодируют системы, окисляющие тиосульфат до серы и сульфата, сероводород до элементарной серы, серу до сульфита, а также пути, связанные с фиксацией и восстановлением нитратов и анаэробным дыханием. Тем не менее, эти метаболические пути все еще требуют экспериментального подтверждения.
Как и другие представители семейства Thiotrichaceae, обе бактерии кодируют два типа преобразователей энергии: один использует пирофосфат, а другой - АТФ. Кроме того, эти системы, по-видимому, являются Na-зависимыми, а не H-зависимыми. Исследователи предполагают, что это может экономить энергию, поскольку при высоких температурах жидкие мембраны пропускают больше H+, чем Na+.
