Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Новое исследование показывает сложность бактериальных циркадных часов

Новое исследование показывает сложность бактериальных циркадных часов
Новое исследование показывает сложность бактериальных циркадных часов

Бактерии составляют более 10% всех живых существ, но до недавнего времени мы мало осознавали, что, как и у людей, у почвенных бактерий есть внутренние часы, которые синхронизируют свою деятельность с 24-часовыми циклами дня и ночи на Земле.

Новое исследование показывает, насколько сложными и изощренными являются эти бактериальные циркадные часы, открывая путь для нового захватывающего этапа исследований. Эта работа предоставит разнообразные возможности, от точного определения времени использования антибиотиков до биоинженерии более умных кишечных и почвенных микробиомов. « Суточные часы бактерии B. subtilis напоминают о свойствах сложных многоклеточных циркадных систем», — говорится в журнале Science Advances .

Международное сотрудничество Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU Munich), Центра Джона Иннеса, Датского технического университета и Лейденского университета сделало открытие путем изучения экспрессии генов в качестве доказательства часовой активности широко распространенной почвенной бактерии Bacillus subtilis.

Ведущий автор доктор Франческа Сартор (LMU Munich) говорит: «Цикадные часы у этого микроба вездесущи: мы видим, что он регулирует несколько генов и ряд различных моделей поведения».

Профессор Энтони Додд из Центра Джона Иннеса добавил: «Удивительно, что одноклеточный организм с таким небольшим геномом имеет циркадные часы с некоторыми свойствами, которые вызывают часы в более сложных организмах».

Предыдущая работа этой совместной группы продемонстрировала существование циркадных часов у полученного в лаборатории штамма этой бактерии. Это был первый раз, когда циркадные часы были обнаружены у бактерии Bacillus subtilis. Исследователи использовали метод, который вводит фермент под названием люцифераза, который производит свет, когда экспрессируется ген. Эта биолюминесценция руководила командой при наблюдении за бактериальными часами при изменении условий.

Старший автор публикации, профессор Марта Мерроу из LMU Munich, сказала: «Это исследование показывает, что циркадные часы широко распространены в Bacillus subtilis. Мы можем извлечь выгоду из знаний о часах для улучшения результатов в отношении здоровья и повышения устойчивости производства продуктов питания или биотехнологии. »

Это новое исследование является значительным шагом вперед по нескольким причинам. Это показывает, что эти часы существуют в штаммах, собранных из естественной среды, поэтому могут быть широко распространены в этих бактериях. Кроме того, B. subtilis продолжает демонстрировать циркадные ритмы как в условиях постоянной темноты, так и при постоянном свете, и исследователи обнаруживают примеры нюансированных реакций, обнаруженных в циркадных часах многих других организмов.

В области циркадной биологии эти реакции известны как «последствия» и «правило Ашоффа». В совокупности это говорит о том, что, как и в более сложных организмах, бактерии могут синхронизировать свою физиологию и метаболизм в разное время суток при изменении световых и температурных условий.

Открытие открывает возможности для биотехнологии, здоровья человека и науки о растениях. Понимание свойств бактериальных циркадных часов может помочь нам в промышленном применении микробиологии; это может привести к новому пониманию того, как формируются микробиомы, и может показать, насколько хорошо антибиотики действуют в определенное время дня для уничтожения патогенных бактерий. Эти знания также могут помочь нам в защите растений. Bacillus subtilis — полезная почвенная бактерия, используемая фермерами для обмена питательными веществами, развития растений и защиты от патогенных микробов.

Команда разрабатывает Bacillus subtilis в качестве модельного организма для изучения циркадных часов у бактерий. Один из следующих шагов — выяснить, какие гены работают, создавая часовой механизм. Команде также любопытно, как циркадные часы B. subtilis зависят от многоклеточной организации для своей полной функциональности.

Циркадные часы — это внутренние осцилляторы, которые дают организмам избирательное преимущество, адаптируя их физиологию и метаболизм к 24-часовым изменениям окружающей среды, таким как изменения света, температуры или поведения хищников. Они вызывают резкие эффекты смены часовых поясов, когда мы переходим в разные часовые пояса.

Профессор Акос Т. Ковач из Лейденского университета и Технического университета Дании сказал: «Французский биолог Жак Моно однажды сказал: «То, что верно для кишечной палочки, верно и для слона». универсальные правила молекулярной биологии ДНК и белков. Точно так же удивительно, что циркадные часы Bacillus subtilis — бактерии, имеющей всего четыре тысячи генов — имеют сложную циркадианную систему, напоминающую циркадные часы сложных организмов, таких как мухи, млекопитающие и растения».

В тренде