Die Entdeckung der Plasmid-Wirt-Manipulation stellt Biologie-Lehrbücher in Frage

Bakterien können genetische Informationen untereinander weitergeben, um sich einen Vorteil gegenüber Konkurrenten in ihrer Umgebung zu verschaffen.

Dazu übertragen sie unter anderem konjugative Plasmide – mobile, unabhängige DNA-Stücke – die den Bakterien, die sie tragen, oft eine vorteilhafte Eigenschaft verleihen, z. B. die Fähigkeit, in Gegenwart von Antibiotika zu überleben, oder eine verbesserte Fähigkeit, Pflanzen zu besiedeln.

Manchmal können diese Plasmide jedoch über lange Zeiträume bestehen bleiben, ohne dass ein offensichtlicher Vorteil für ihren Wirt entsteht. Warum das so ist und inwieweit Plasmide die Genexpression in Bakterien manipulieren können, ist bisher nicht vollständig geklärt.

Forschungen der Malone-Gruppe am John Innes Center werfen ein neues Licht auf diese Beziehung. Dies führt zu Möglichkeiten, die Ausbreitung und Persistenz von Plasmiden besser zu verstehen, einschließlich Erkenntnisse darüber, wie die Wechselwirkung zwischen Krankheitserregern und Multi-Drug-Resistance-Plasmiden die Antibiotikaresistenz in der Klinik vorantreibt.

Die Studie, die in erscheint PLOS-Biologieuntersucht ein Plasmidgen, das für ein Protein namens RsmQ kodiert.

Experimente mit dem Bodenbakterium Pseudomonas fluorescens zeigten, dass RsmQ manipulieren kann, wie die Wirtsbakterien die äußere Umgebung wahrnehmen. Wenn das Plasmid RsmQ enthielt, reagierte die Zelle anders, überlebte besser mit verschiedenen Nahrungsquellen und bewegte sich weniger.

Die Ergebnisse zeigen, dass Plasmide das Verhalten von Bakterien stärker regulieren und manipulieren können, als dies bisher beobachtet wurde.

„Das Aufregendste an dieser Studie ist, dass ein Plasmid in der Lage ist, die Wirtszelle komplett neu zu verdrahten“, erklärte Erstautorin Dr. Catriona Thompson.

„Das bedeutet, dass sich Plasmide in einer Bakterienpopulation bewegen und das Verhalten ihrer Wirte verändern können, sowohl im Labor als auch im Boden. Dies könnte unser Verständnis davon beeinflussen, wie Plasmide überleben und das bakterielle Verhalten in der Umwelt verändern.“

Die Studie berichtet, dass RsmQ der erste Fall eines Plasmid-codierten globalen Regulators ist, eines Proteins, das in der Lage ist, andere Proteine ​​an- und auszuschalten und so das Verhalten der Zelle zu verändern.

„Das Vorhandensein dieser globalen Regulatoren deutet auf eine viel symbiotischere Beziehung zwischen Plasmiden und ihren Wirten hin“, erklärt Dr. Thompson. „Dies stellt die Art und Weise in Frage, wie wir normalerweise über Plasmide denken, nämlich dass Plasmide nur bestehen bleiben, wenn sie für die Bakterien von Vorteil sind.“

RsmQ wird auf vielen großen konjugativen Plasmiden gefunden, einschließlich anderer umweltbedingter und klinisch relevanter Plasmide.

Wenn wir verstehen können, wie dieses Protein das Verhalten von Plasmiden beeinflussen kann, hat dies Auswirkungen auf die Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen in der Klinik sowie sowohl im Pflanzenschutz als auch in der Produktion.