Микробы, которые живут внутри нашего рта, в совокупности известные как микробиом полости рта, влияют на наше общее состояние здоровья многими способами, которые еще не до конца изучены. Некоторые бактерии вызывают воспаление, приводящее к периодонтиту и другим системным заболеваниям, таким как сердечно-сосудистые заболевания и диабет. Другие организмы полости рта были связаны с определенными видами рака. Ученые работают над тем, чтобы понять, как эти микробы взаимодействуют друг с другом и с нашим организмом, чтобы выявить их индивидуальную роль в здоровье и болезнях.
Среди разнообразных видов бактерий, обитающих у нас во рту, есть группа, принадлежащая к кандидату на радиацию (CPR). Эти микробы особенно загадочны, потому что они сверхмалые, ведут уникальный симбиотический образ жизни со своими бактериями-хозяевами, и большинство из них еще предстоит культивировать ученым и изучать в лаборатории. Единственными бактериями в СЛР, подлежащими углубленному изучению, являются группа под названием TM7.
Исследователи использовали модельную систему для экспериментального изучения этих крошечных бактерий, проверяя гипотезу о том, как TM7 приспособился жить внутри людей, и предоставляя эмпирические данные для подтверждения предыдущих геномных исследований.
Ученые обнаружили TM7 во многих различных средах, включая почву, грунтовые воды и тела других млекопитающих. Исследования показали, что, сохраняя удивительно схожий геном в целом, TM7, обнаруженный во рту человека, отличается от таковых в других средах, поскольку они приобрели кластер генов, кодирующий систему аргининд-деиминазы, или ADS.
Исследователи выдвинули гипотезу, что TM7 приобрел ADS в качестве эволюционного преимущества, чтобы помочь им адаптироваться и выжить в полости рта человека. Чтобы проверить эту гипотезу, использовали модельную систему для экспериментального исследования функции и влияния ADS на TM7x и бактерию-хозяина. Обнаружили, что ADS помогает TM7x расщеплять аргинин – процесс, при котором образуются соединения аденозинтрифосфат (АТФ) и аммиак. Увеличенное содержание АТФ и аммиака пошло на пользу TM7x, увеличив его инфекционность или способность размножаться. Он также защитил TM7x и бактерию-хозяина от кислотного стресса, состояния, с которым микробы часто сталкиваются в полости рта человека из-за кислоты, образующейся, когда бактерии питаются и усваивают пищевые углеводы.
В конечном счете, эксперимент показал, что TM7x смогли выжить в экспериментальной среде дольше, чем они могли бы без добавления аргинина, благодаря ADS.
Используя эту систему бактериальной модели TM7, мы можем напрямую проверить гипотезу, полученную в результате анализа генома, что помогает перевести область исследований CPR с исследований, ориентированных на геном, на исследования, основанные на гипотезах, чтобы лучше понять их биологию .
Производство аммиака, кодируемой TM7, повышает уровень pH в микроокружении полости рта человека, что ставит интригующий вопрос о роли TM7 в развитии кариеса зубов.
Это исследование также добавляет к растущему количеству доказательств того, что бактерии TM7 могут играть более защитную роль в здоровье полости рта, чем первоначально предполагали исследователи. Например, обнаружено, что количество TM7 резко возрастает во рту пациентов с заболеваниями пародонта, что заставило ученых предположить, что бактерии способствовали развитию заболевания.
