Ученые из Германии впервые отследили, как бактерии модифицируют свои токсины и антибиотики под давлением среды. Соответствующее исследование Института наземной микробиологии Общества Макса Планка и Марбургского университета было опубликовано в Nature Ecology & Evolution, материал перевел aif.ru.
Объектом изучения стали нерибосомные пептиды — основа мощных антибиотиков. Они синтезируются ферментными комплексами, а их эволюция идет путем обмена целыми модулями, что затрудняет стандартный генетический анализ.
Материалом стал симбиоз бактерий Xenorhabdus и Photorhabdus с нематодами. Бактерии убивают личинок насекомых токсинами GameXPeptide, а в ответ на выработку устойчивости у жертв вынуждены менять химический состав яда.
Специалисты восстановили историю синтетазы GxpS, выявили 49 вариантов пептида и воссоздали их общего предка, внедрив ген в кишечную палочку.
Анализ показал, что разнообразие токсинов зависит от нескольких факторов. Модификации обладают разной токсичностью, а взаимодействие модулей с похожими структурами сужает возможные пути эволюции.
Главным открытием стало то, что разные линии бактерий независимо приходят к идентичным вариантам токсинов не из-за их максимальной эффективности, а благодаря простоте сборки.
«Это было похоже на шахматы в пяти измерениях: каждая рекомбинация стирает кусок прошлого фермента, и именно эта сложность делает систему такой увлекательной», — описал работу исследователь Георг Хохберг.
Как подчеркнули специалисты, практическая ценность работы состоит в том, что понимание эволюции нерибосомных пептидов поможет в поиске новых антибиотиков, преодолевающих устойчивость патогенов.
Ранее ученые назвали 5 самых ядовитых продуктов, способных убить человека.