Je parakrinní signalizace u bakterií běžná?

Existenci parakrinní signalizace mezi dvěma buňkami mnohobuněčného organismu považujeme za běžnou. Poněkud složitější je to ale s její existencí u jednobuněčných organismů, kde jde z pohledu genetiky o jistou formu dobročinnosti – pomáhání v podstatě nepříbuznému jedinci. Zajímavý názor přinesl v časopisu Nature tým amerických vědců pod vedením Jamese J. Collinse. Ve svém výzkumu se zaměřili na obyčejné bakterie Escherichia coli a využili známého poznatku, že bakterie jsou schopny cestou zvýšení frekvence mutací získat rezistenci na prakticky libovolné antibiotikum. I James J. Collins dokázal přimět bakterie k tvorbě mutací, jejichž nositelé jsou schopni přežívat v přítomnosti zvoleného antibiotika (norfloxacinu). Pak ze směsné kultury bakterií odolávajících antibiotiku izoloval několik na sobě nezávislých kmenů a zjistil, že většina z nich byla k antibiotiku odolná méně než směsná kultura. Dělily se pomaleji a přežívaly jen v nižších koncentracích antibiotika než mateřská směsná kultura. Zároveň ale našel několik izolátů, které naopak přežívaly velmi dobře. Pokud smíchal tyto vysoce rezistentní klony s méně odolnými, celková rychlost růstu směsné kultury byla vyšší, než by odpovídalo pouhému průměru rychlostí růstu obou původních kultur. Collins zjistil, že důležitý rozdíl spočíval v produkci heterocyklické sloučeniny indolu. Ten u bakterií slouží jako signalizační molekula spouštějící expresi detoxikačních odtokových pump pro antibiotikum (např. mdtE) a genů potlačujících účinky dusíkových radikálů (např. hmp). Vlivem tohoto mechanismu bylo malé množství buněk produkujících indol schopno udržet při životě buňky, které byly k podávanému antibiotiku málo odolné a samy o sobě by to nedokázaly. Schopnost zlepšit přežívání okolních buněk je velmi zajímavá zejména s ohledem na dobře známou zvýšenou odolnost bakterií rostoucích v biofilmech – strukturovaných vrstvách bakterií a dalších mikroorganismů. Soudilo se, že v nich přežívají díky omezené difuzi antibiotik, kterou vrstva biofilmu způsobuje, díky častému vzájemnému přenosu genů mezi buňkami biofilmu a také díky omezenému metabolismu hladovějících mikrobů v spodních vrstvách tohoto útvaru. Collins nám ale ukazuje, že parakrinní signalizace bude u bakterií častější, než se čekalo, a že doba, kdy byla přisuzována schopnost takové komunikace mezi mikroby jen hlenkám, je už nenávratně pryč. Je velmi pravděpodobné, že obdobných mechanismů parakrinní signalizace u bakterií bude brzy objeveno více.

(Lee H. H. a kol., Nature 467, 82–85, 2010)