Внеклеточная нуклеаза Dns и её роль в естественной трансформации Vibrio cholerae

Свободная внеклеточная ДНК присутствует в больших количествах во многих водных экосистемах. Хотя значительная её часть разрушается нуклеазами, секретируемыми окружающим микробным сообществом, некоторое количество ДНК сохраняется и может служить трансформирующим материалом, поглощаемым естественно компетентными бактериями. К таким видам относится Vibrio cholerae — автохтонный обитатель эстуариев, рек и морских экосистем, а также возбудитель холеры; программа компетентности у этого вида индуцируется после колонизации поверхностей, покрытых хитином. В настоящем исследовании изучено, как две внеклеточные нуклеазы Vibrio cholerae — Xds и Dns — влияют на естественную трансформируемость. Показано, что в отсутствие Dns частота трансформации значительно выше, чем при её наличии. При росте на поверхности хитина повышение эффективности трансформации по времени совпадало с увеличением плотности клеток и подавлением экспрессии dns регулятором кворум-сенсинга HapR. Напротив, при низкой плотности клеток отсутствие HapR снимает подавление dns, что приводит к разрушению свободной ДНК и исчезновению способности к трансформации. Таким образом, по мере увеличения плотности клеток Vibrio cholerae переключается от опосредованного нуклеазами разрушения внеклеточной ДНК к её поглощению бактериями, переведёнными хитином в состояние компетентности. Совокупность результатов позволяет предложить следующую модель: продукция нуклеазы популяциями V. cholerae с низкой плотностью может поддерживать быстрый рост, обеспечивая источник нуклеотидов для восполнения их внутриклеточных запасов. Напротив, прекращение продукции нуклеазы стационарными популяциями с высокой плотностью позволяет поглощать неповреждённую ДНК и совпадает с фазой потенциальной диверсификации генома.