Биология холерного вибриона (Vibrio cholerae). Редакционный обзор

В данном монографическом выпуске мы представляем работы шести ведущих лабораторий, находящихся на передовой изучения генетики, экологии и эволюции Vibrio cholerae. Выпуск открывается кратким очерком Диего Ромеро, посвященным памяти доктора Хайме Феррана-и-Клуа — выдающегося испанского бактериолога, создавшего первую вакцину против этого патогена. V. cholerae — свободноживущая водная бактерия, взаимодействующая со множеством организмов. У людей она вызывает холеру — опасную для жизни диарею, ставшую причиной миллионов смертей в ходе семи пандемий с 1817 года и ежегодно уносящую тысячи жизней сегодня.

Группа Буше представляет исследование экологии, эволюции и путей распространения пандемических биотипов V. cholerae в связи с их природными резервуарами. Авторы показывают, как видоспецифические и линиеспецифические генетические детерминанты, постепенно эволюционировавшие на протяжении веков, определяют способность штаммов вызывать пандемии. Ключевым фактором успеха патогена является его геномная пластичность. Геном V. cholerae содержит суперинтегрон (SI), участвующий в формировании и распространении генов антибиотикорезистентности среди различных видов бактерий, что способствует расширению популяции в неблагоприятных условиях. Эскудеро и Мазель рассматривают SI как истинный «горячий узел» (hotspot) геномного разнообразия и экономичный механизм памяти адаптивных функций в контексте сложного образа жизни и экологии вибриона.

Другой примечательной особенностью генетики V. cholerae является наличие двух хромосом. Сегрегация и деление у многохромосомных бактерий — процесс относительно сложный, и V. cholerae остается эталонной моделью для его изучения. Эспиноса с коллегами описывают клеточный цикл вибриона, проводя сравнительный анализ с клеточным циклом E. coli. Помимо пластичности генома, V. cholerae использует разнообразные стратегии нападения и защиты для выживания в различных нишах, взаимодействуя с бактериофагами, другими бактериями и эукариотами. Роль фагов в жизненном цикле вибриона активно изучалась в последнее десятилетие. Эндрю Камилли и коллеги описывают захватывающую эволюционную «гонку вооружений» между V. cholerae и вирулентными бактериофагами, основанную на механизмах фагорезистентности бактерии и уникальной фаг-кодируемой системе CRISPR-Cas, используемой для преодоления этой защиты. Авторы обсуждают влияние динамики «хищник-жертва» на инфекционный процесс и возможность использования этой стратегии для ограничения передачи холеры в человеческих популяциях.

В контексте способности к сосуществованию с другими микробами V. cholerae вырабатывает эффекторы, которые либо выделяются во внеклеточную среду, либо доставляются при тесном межклеточном контакте, например, через систему секреции VI типа (T6SS). Лаборатория Пукацки анализирует вариативность T6SS в производстве различных комбинаций таких эффекторов, что определяет способность штаммов к сосуществованию в окружающей среде. После гибели клетки ее ДНК высвобождается и захватывается живыми клетками посредством естественной компетентности, что служит потенциальным источником разнообразия эффекторов T6SS. Наконец, в обзоре рассматривается открытие неканонических D-аминокислот — недавно идентифицированных эффекторов, секретируемых V. cholerae, роль которых в усилении колонизации и персистенции бактерии в определенных нишах становится все более очевидной. Автор уделяет внимание тому, как различные D-аминокислоты влияют на разные клеточные процессы и модулируют микробное биоразнообразие в окружающей среде.