Перспективы применения QS-регуляции экспрессии генов
Интенсивные исследования QS-регуляции, проведенные в последние годы, показали, что QS-системы осуществляют глобальную регуляцию большого количества клеточных процессов у бактерий различных таксономических групп. Этот тип регуляции, по-видимому, широко распространен. Обнаружены низкомолекулярные регуляторы различной структуры, вовлеченные в процессы QS-регуляции, и число соединений, обладающих подобной активностью, возрастает. QS-регуляция, безусловно, требует детальных и глубоких исследований. Мало изучены молекулярные механизмы функционирования QS-систем различных систем. Во многих случаях не выяснено, какие свойства бактерий контролируются этими регуляторами; QS-системы и их роль в метаболизме бактерий изучены лишь для небольшого количества бактерий.
Показано, что ауторегуляторы QS-систем функционируют не только в бактериях, они влияют на процессы и в эукариотических клетках. Показано и непосредственное влияние 3OC12-HSL (AHL, участвующий в регуляции вирулентности P. aeruginosa) на некоторые свойства клеток млекопитающих. Обнаружено, что растительный организм ( люцерна Medicago truncatula ) способен отвечать на бактериальные AHL ( 3OC12-HSL и 3OC16-HSL , продуцируемые, соответственно, патогеном P. aeruginosa и симбионтом растения Sinorhizobium meliloti ). С помощью метода протеомики установлено, что эти AHL вызывают глобальные изменения в продукции более 150 растительных белков. Кроме того, AHL индуцировали секрецию растениями веществ, которые могли взаимодействовать с системой QS- регуляции бактерий - ингибировать или стимулировать ее [ Mathesius et al. 2003 ; Bauer and Mathesius, 2004 ].
По-видимому, растения и животные в процессе эволюции приобрели способность узнавать QS-сигналы и отвечать на них, продуцируя вещества, структурно сходные с этими сигнальными молекулами и конкурентные им, а также синтезируя ферменты, разрушающие сигнальные молекулы. Эукариоты могут использовать природные стратегии, направленные против колонизации и инвазии патогенных бактерий, в результате подавления процессов, управляемых QS.
Таким образом, изучение систем QS-регуляции представляет новое обширное поле деятельности для исследователей в различных областях биологии и медицины. Это явление заслуживает самого пристального внимания. Выявление и изучение QS-систем различных микроорганизмов может открыть много нового в регуляции клеточных процессов.
Особое внимание уделяется изучению участия QS-систем в регуляции процессов, связанных с патогенностью бактерий. Существенная роль QS в регуляции синтеза факторов вирулентности у бактерий открывает возможность принципиально нового подхода к созданию средств для антибактериальной терапии, направленных непосредственно на подавление QS-регуляции и, как следствие этого, на подавление патогенности бактерий. Проводится интенсивный скрининг и изучение действия различных веществ, полученных из природных источников и в результате химического синтеза, на QS-регуляцию и экспрессию генов, связанных с QS. Обнаружено взаимодействие с QS веществ, относящихся к полифенолам, которые широко распространены в растительном царстве. Предполагается, что полифенолы важны для защиты растений от патогенных бактерий [ Huber et al. 2003 ]. Показано, что целый ряд веществ, продуцируемых растениями, способны взаимодействовать с QS-системами. Природа этих веществ изучается [ Teplitski et al. 2000 ; Gao et al. 2003 ].
Есть все основания полагать, что лекарственные средства, ингибирующие QS, могут быть альтернативой традиционным антибактериальным средствам, применяемым в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промышленности.
