Колонизировать светящийся орган кальмара бактериям помогает малая РНК

Биолюминесцентная бактерия Vibrio fischeri вступает в симбиотические отношения с различными морскими животными, в частности, кальмарами, причем ее союз с кальмаром Euprymna scolopes изучен наиболее подробно. Предыдущие исследования показали, что колонизация светящихся органов E. scolopes бактериями V. fischeri требует участия бактериальной малой РНК Qrr1, которая регулирует чувство кворума. Авторы новой статьи, опубликованной в eLife, детально исследовали механизм заселения светящихся органов V. fischeri и показали, что он консервативен для бактерий семейства Vibrionaceae.

Известно, что при высокой плотности бактериальной популяции когда клетки активно взаимодействуют друг с другом, снижается транскрипция Qrr1. Авторы исследования показали, что этот механизм опосредован контактной гистидинкиназой BinK, которая препятствует активации транскрипции Qrr1. BinK входит в состав регуляторного комплекса, управляющего образованием биопленок у V. fischeri и, как принято считать, подавляет формирование биопленок. Тот факт, что BinK снижает экспрессию Qrr1, интересен потому, что предыдущие исследования показали участие BinK в колонизации светового органа. Однако влияет ли BinK непосредственно на колонизацию крипт в светящихся органах? Ученые исследовали этот вопрос на мутантных линиях бактерий, и оказалось, что бактерии-мутанты, лишенные BinK (ΔbinK), колонизируют крипты успешнее, чем бактерии дикого типа. Используя клетки, нокаутные по Qrr1 (Δqrr1), авторы показали, что этот эффект нокаута BinK не зависит от Qrr1. Мутанты Δqrr1 в целом плохо колонизировали светящиеся органы и выявлялись лишь в нескольких криптах.

Промотор гена, кодирующего Qrr1, находится под контролем сигма-фактора σ⁵⁴, и именно от него зависит запуск транскрипции этой малой РНК. Экспрессия гена qrr1, как показали дальнейшие исследования, зависит от двух транскрипционных факторов: LuxO и SypG. Интересно, что их участки связывания c энхансером гена qrr1 немного перекрываются, поэтому взаимодействовать с энхансером Qrr1 может только один из двух упомянутых транскрипционных факторов, регулируя заселение светящегося органа.

Наконец, авторы исследования показали, что описанный регуляторный механизм не уникален для V. fischeri, а присущ представителям Vibrionaceae. Ученые выяснили, что SypG-опосредованный контроль экспрессии Qrr1 распространен среди представителей упомянутого семейства.