Światłolubne bakterie

Istnieje przynajmniej jeden gatunek bakterii, który wyczuwa światło i wykorzystuje je do wzmacniania swojej zjadliwości (wirulencji).

Brucella abortus wywołuje u zwierząt brucelozę, zwaną u ludzi gorączką falującą czy maltańską (objawy przypominają grypę). Nie spodziewaliśmy się, że Brucella będzie w jakikolwiek sposób reagować na światło, bo i po co – opowiada Roberto Bogomolni, szef Wydziału Biochemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Ale zaobserwowaliśmy, że światło aktywuje tę bakterię, a kiedy się tak stanie, wzrasta jej zjadliwość.

Bakterie dostosowują swoje zachowanie do środowiska. W ten sposób światło staje się ważnym sygnałem, który podpowiada im, gdzie się znajdują. Wykorzystują te dane, aby zadecydować, jak postąpić – tłumaczy współautor artykułu nt. badań, John Kennis z Vrije Universiteit w Amsterdamie.

Gdy Brucella zarazi człowieka lub zwierzę, znajduje się wewnątrz ciała, gdzie panują ciemności. Kiedy jednak zostanie wyrzucona z organizmu gospodarza, orientuje się, że przebywa w świecie zewnętrznym wypełnionym światłem. Musi zainfekować następną ofiarę, dlatego sygnał "Widzę światło" oznacza "Muszę znowu stać się zakaźna". Z tego powodu Brucella wytworzyła w toku ewolucji mechanizm, za pośrednictwem którego wykrycie światła uruchamia reakcję w zakresie wirulencji – dodaje Kennis.

Zdolność do wykrywania światła jest przez naukowców porównywana do bardzo prymitywnych oczu. Bogomolni wyjaśnia, czemu zdecydowano się na badanie fotowrażliwości u Brucelli. Okazało się, że wykryto w jej genomie domenę LOV, czyli "przepis" na białka, które u roślin odpowiadają za fototropizm (ruch w kierunku światła). Skrót LOV pochodzi od pierwszych liter angielskich słów oznaczających światło (light), tlen (oxygen) i napięcie (voltage). Zakodowane tu białka umożliwiają reagowanie na tego typu bodźce. U Brucelli światło aktywuje enzym zwany kinazą histydynową. Dzięki niemu bakteria zaczyna się szybko namnażać.

Brucella nie jest jedyną bakterią z białkami LOV. Mikrobiolodzy oceniają, że można je znaleźć u ok. 100 innych gatunków bakterii. Na razie nie wiadomo, jakie funkcje pełnią w ich przypadku. E. coli także dysponuje wrażliwym na światło białkiem. Nie znamy jeszcze jego roli, ale może ją informować, czy jest w, czy poza jelitem – tłumaczy Kennis.

Kinaza histydynowa występuje tylko u bakterii. Wyłączając geny regulujące jej wytwarzanie, można zapobiec namnażaniu i wzrostowi wirulencji, nie wyrządzając przy tym krzywdy ludziom ani zwierzętom.

bakteria zjadliwość wirulencja światło kinaza histydynowa Brucella abortus bruceloza Roberto Bogomolni John Kennis domena LOV