Многие смертельные патогены подвижны, что означает, что они могут двигаться спонтанно, и их способность инфицировать основана на их реакции на различные сигналы окружающей среды. Основные признаки патогенов – это молекулы (или метаболиты), вырабатываемые в кишечнике. Патогены по-разному интерпретируют различные метаболиты и либо привлекаются, либо отталкиваются ими (i.е., мигрировать к ним или от них).
Метаболит индол является примером продуцируемой микробиомом небольшой молекулы, которая в изобилии присутствует в кишечнике и является мощным репеллентом для бактерий.
По словам доктора. Пушкарь Леле, доцент, и д-р.
Арул Джаяраман, профессор кафедры химической инженерии имени Арти Макферрина Техасского университета A&M, этот факт привел к простому вопросу: «Почему индол, который вырабатывается многими нашими полезными видами бактерий, не отталкивает полезные кишечные бактерии. вместе с плохими?"
Чтобы ответить на этот вопрос, исследовательская группа, в которую входили Леле, Джаяраман и доктор.
Майкл Мэнсон из Департамента биологии Техасского A&M изучил реакцию полезных кишечных бактерий E. coli в индол. В статье в Proceedings of the National Academy of Sciences исследователи описывают открытие ранее неизвестной реакции на индол, в которой молекула, по-видимому, одновременно отталкивает и привлекает бактерии.
Этот ответ Януса, названный в честь римского бога Януса, у которого было два лица, одно смотрело в будущее, а другое в прошлое, имеет отношение к тому, как индол интерпретируется бактериальными химиорецепторами.
«Мы обнаружили, что в E. coli, которые чувствуют индол, – сказал Леле. "Индол воспринимается как репеллент, а индол – как аттрактант.
Длительное воздействие высоких концентраций индола снижает чувствительность рецептора, который интерпретирует его как репеллент. Это приводит к тому, что индол воспринимается только как аттрактант."
По словам Джаярамана, ответ Януса демонстрирует большую сложность, и это открытие может привести к лучшему пониманию сложности микробиома кишечника. «Полезные бактерии скапливаются на поверхности кишечника по некоторым общим признакам», – сказал Джаяраман. "Мы предполагаем, что одной из таких характеристик является способность производить или ощущать индол. Бактерии, продуцирующие индол, могут группироваться вместе и привлекаться к нишам, где концентрация индола высока."
Поскольку бактерии, производящие индол в кишечнике, обычно опутаны слоями слизи среди других бактерий, концентрация индола падает по мере удаления от источника индола.
Поскольку патогены, как правило, проходят через кишечник относительно далеко от бактерий, производящих индол, они вряд ли столкнутся с высокими концентрациями индола в течение длительного периода. Следовательно, они не чувствительны к индолу, и любой индол, с которым они сталкиваются, отталкивает их.
Исследования продолжают показывать, что в кишечнике важно иметь разнообразный набор полезных бактерий. По словам Леле, это исследование – шаг к пониманию того, как микробиом кишечника может измениться со временем. «Ключевой вопрос: как разные виды бактерий колонизируют определенные ниши??«Мы рассмотрели часть этого вопроса», – сказал Леле. «Следующим шагом будет изучение реакции нескольких видов бактерий на смесь различных метаболитов, обнаруженных в кишечнике."