Микроскопические войны постоянно бушуют вокруг, внутри и внутри нас, поскольку бактерии борются за ресурсы и пространство. В процессе они разработали хитроумное оружие, такое как тайлоцины, которые действуют против врагов как «самонаводящиеся ракеты». Ученые считают, что мы сможем использовать их в интересах человечества.

Ученые обнаружили, что бактерии освоили тактику смертоносного самонаводящегося органического оружия в борьбе за территорию

К лучшему или к худшему, бактерии — очень социальные маленькие создания. Живя в кооперативных сообществах со своими собственными видами, они могут без разбора убивать других микробов, которые осмеливаются пытаться украсть питательные вещества. Бактерии часто используют специализированные токсины, на которых основаны многие из наших антибиотиков, но, как мы все прекрасно понимаем, бактерии могут выработать устойчивость к этим веществам, что сделает лекарства неэффективными.

Еще одно менее известное, но все же мощное оружие — так называемые тайлоцины. Только недавно идентифицированные, эти белковые структуры выглядят как «хвосты» бактериофагов, крошечных вирусов, которые охотятся на бактерии. Похоже, что бактерии использовали этих нападающих в своих интересах, производя тайлоцины и «стреляя» ими по своим врагам. Тайлоцины цепляются за другие бактерии, а затем пробивают дыру в клетке, убивая ее.

«Тайлоцины — это чрезвычайно мощные белковые наномашины, созданные бактериями», — пояснил Вивек Муталик, автор исследования. «Они выглядят как фаги, но у них нет капсида, который является оболочкой фага и содержит вирусную ДНК и механизм репликации. Таким образом, они похожи на иглу с пружинным приводом, которая цепляется на клетку-мишень, а затем, кажется, протыкает клеточную мембрану, оставляя отверстие в цитоплазме, поэтому клетка теряет свое содержимое и разрушается».

Самое интересное заключается в том, что тайлоцины поражают цели избирательно. Вместо того, чтобы убивать всех подряд, они нацеливаются только на определенный вид бактерий, что и принесло им прозвище «бактериальных самонаводящихся ракет».

Но бывают и непредвиденные жертвы. Оказывается, производство тайлоцинов смертельно для отдельных бактерий, поскольку они в первую очередь должны вырваться изнутри клетки. Странно, что эволюция позволила сохраниться такому саморазрушающему поведению, но чистая выгода для вида должна перевешивать затраты для отдельной особи, даже если это грозит ей смертью.

В рамках нового исследования ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли выяснили, почему тайлоцины нацеливаются на конкретные виды бактерий. Они взяли образцы 12 штаммов почвенных бактерий, продуцирующих тайлоцины, и проверили их геномы, чтобы найти соответствующие гены, которые могут сделать особей более или менее уязвимыми для оружия.

Выяснилось, что различия в основном заключаются в структурах, называемых липополисахаридами — молекулах жира и сахара, которые находятся на внешних мембранах. Тайлоцины, как правило, связываются с определенными конфигурациями этих молекул с большей вероятностью, чем с другими. Данное открытие в конечном итоге может помочь нам разработать новые антибактериальные препараты, ориентированные на определенные штаммы и с меньшей вероятностью вызывающие резистентность.

«Как только мы поймем механизмы таргетинга, мы сможем начать использовать эти «бактериальные ракеты» в своих целях», — уверяет Адам Аркин, соавтор исследования.

источник