Регуляторная сеть естественной компетентности и трансформации Vibrio cholerae

Патогенная для человека бактерия Vibrio cholerae обитает в водной среде и часто встречается в реках, озёрах, эстуариях и прибрежных районах. В этих природных резервуарах бактерия обычно ассоциирована с зоопланктоном, в частности с его хитиновым экзоскелетом. При росте на таких хитинсодержащих поверхностях V. cholerae запускает программу развития, называемую естественной компетентностью к генетической трансформации. Естественная компетентность к трансформации представляет собой один из механизмов горизонтального переноса генов у бактерий и способствует сохранению и эволюции бактериальных геномов. В этом исследовании экспрессию генов компетентности изучали на уровне отдельных клеток. Получены данные о том, что в однородных условиях индукции большинство клеток экспрессирует гены компетентности. На хитиновых поверхностях наблюдалась более гетерогенная картина экспрессии. Мы предполагаем, что это связано с неоднородностью среды вокруг хитиновой поверхности, которая может значительно различаться по содержанию продуктов деградации хитина и аутоиндукторов; эти молекулы участвуют в индукции компетентности через пути катаболитной репрессии и кворум-сенсинга соответственно. Поэтому вклад обоих сигнальных путей в естественную компетентность подробно изучали с помощью тестов на естественную трансформацию, транскрипционных репортерных слияний, количественной ОТ-ПЦР и иммунологического определения уровня белков методом иммуноблоттинга. Результаты показывают, что все исследованные гены компетентности зависят от регулятора трансформации TfoX. Кроме того, внутриклеточный уровень цАМФ играет важную роль в естественной трансформации. Наконец, мы продемонстрировали, что только меньшинство генов, участвующих в естественной трансформации, регулируется зависимым от кворум-сенсинга образом; именно эти гены определяют судьбу окружающей ДНК. В заключение предложена модель регуляторной цепи индуцируемой хитином естественной компетентности у V. cholerae.