Buňky mikrobiálních populací umí spolupracovat i soupeřit. Co a jak k tomu vede?
Výzkum — 01.07.2020

Molekulární a buněčná biologie kvasinkových populací, interakce, signalizace a diferenciace

Buňky mikrobiálních populací umí spolupracovat i soupeřit. Co a jak k tomu vede?

Mikrobiologové z centra BIOCEV odhalili nové principy mezibuněčných interakcí, které ovlivňují evoluci kvasinkových společenstev. Článek byl právě zveřejněn v prestižním časopise “Proceedings of the National Academy of Science of the USA”.

V přirozeném prostředí mikroorganismy tvoří strukturované populace navzájem se ovlivňujících buněk, které spolu komunikují, pozitivně či negativně interagují a tvoří různé specializované formy. Mikrobiální společenstva ovlivňují každodenní život člověka, ať už se jedná o biofilmy patogenních mikroorganismů, o prospěšnou střevní mikrofloru, nebo o konsorcia mikroorganismů využívaná při výrobě potravin či pro sanaci kontaminantů životního prostředí. Pochopení vztahů mezi buňkami takovýchto společenstev je nezbytné, pokud chceme regulovat jejich vývoj, případně se proti nim bránit.

Týmy Zdeny Palkové (Přírodovědecká fakulta UK) a Libuše Váchové (Mikrobiologický ústav AV ČR) využily strukturované kvasinkové kolonie k výzkumu prostorového uspořádání buněk, jejich kompetice i kooperace, vzniku a vývoje prospěšných genetických změn i regulačních mechanismů řídících tyto procesy. V článku autoři ukázali, že buňky s výhodnými změnami se prosazují pouze ve specifických oblastech kolonie a že klíčovou roli při jejich expanzi hraje komplex proteinových fosfatáz Whi2p-Psr1p/Psr2p (WPP), který negativně reguluje produkci zatím neznámé extracelulární látky. Buňky s nefunkčním komplexem WPP získávají prostřednictvím této látky výraznou konkurenční výhodu oproti buňkám ostatním. Autoři představili klíčovou regulační roli WPP komplexu pro udržení rovnováhy mezi kompeticí a kooperací buněk, důležitou pro koordinovaný vývoj populace, ale i jeho význam pro evoluci společenstva a rozvoj prospěšných mutací.

Odkaz na publikaci: https://www.pnas.org/content/early/2020/06/11/1922076117 

Kolonie kvasinky Saccharomyces cerevisiae (nahoře): buňky s kompetiční výhodou se rychleji dělí a vytvářejí struktury viditelné jako „papily“ na povrchu kolonie (vlevo), kompetice dvou kmenů („zeleného“ a „černého“) ve směsné kolonii (vpravo). Schéma funkce WPP komplexu znázorněná na příčném řezu středem kolonie (dole).

Aktuality