Cercetătorii descoperă un mecanism de dispersie și o nouă familie de gene la tulpinile periculoase de E. coli
O echipă de cercetători de la Universitatea Metropolitană din Tokyo a identificat modul în care anumite bacterii periculoase se răspândesc, studiind tulpinile de E. coli producătoare de toxină Shiga (STEC) care formează lanțuri. Descoperirile aruncă o lumină nouă asupra mecanismelor de infecție și ar putea deschide calea către tratamente viitoare. Rezultatele au fost publicate în revista Nature Communications.
E. coli producătoare de toxină Shiga sunt bacterii dăunătoare responsabile de focare grave de toxiinfecție alimentară, cu risc ridicat de boală severă și deces, în special la copiii mici și la vârstnici. Majoritatea tulpinilor posedă în genom un element numit locus de efracție a enterocitelor (LEE), care le conferă capacitatea de a produce leziuni în tractul intestinal, ajutându-le să se atașeze și să se dezvolte. Totuși, tulpinile lipsite de LEE pot fi la fel de letale, așa cum a demonstrat focarul din 2011 din Germania, cauzat de tulpina STEC O104:H4. Deoarece nu dispun de mecanismul molecular conferit de LEE, modul în care aceste tulpini provoacă infecția și se răspândesc era insuficient înțeles.
Pentru a aborda această problemă, echipa condusă de Yuto Kotaka a studiat tulpinile LEE-negative de STEC care prezintă un model de aderență sub formă de lanț (CLAP). La tulpina O91, frecvent izolată în Japonia, Uniunea Europeană și Regatul Unit, bacteria formează fire sau lanțuri, însă modul în care acestea se constituie și se dispersează nu era cunoscut.
Observațiile la microscop au arătat că, în loc să se aglomereze, bacteriile individuale se pot atașa de o suprafață, se alungesc și apoi se divid fără ca celulele să se despartă vreodată. Un aspect esențial este că factorii de mediu care ar putea împiedica bacteria să prindă rădăcini, cum ar fi un flux puternic, pot fi folosiți de bacterii pentru dispersie. În condiții de curgere, capetele unui fir se rup, lăsând o parte din lanțul original intactă. Segmentul desprins este purtat în aval, unde se poate atașa din nou de o suprafață și continua să se dezvolte. Astfel, curgerea poate face parte din strategia tulpinii de a coloniza suprafețe pe arii mai largi.
Pentru a studia factorii genetici esențiali pentru formarea CLAP, echipa a realizat un studiu amplu asupra tulpinilor izolate în Japonia. Analizând genele care codifică proteina EibG, o „adhezină” responsabilă de atașarea bacteriilor la celule, cercetătorii au descoperit o nouă ramură de gene la tulpinile STEC formatoare de CLAP: familia de adhezine Cla. Eliminarea acestor gene în experimente a dus la dispariția completă a formațiunilor CLAP.
Descoperirea mecanismelor prin care agenții patogeni letali se atașează și se dezvoltă în organismul gazdă reprezintă un pas vital pentru înțelegerea răspândirii lor. Acesta este un progres semnificativ în înțelegerea comportamentului bacteriilor LEE-negative și a modului în care infecțiile ar putea fi tratate în viitor.
