Vědci používají sýr ke studiu plísňových antibiotik

Podívejte se na mikroskopickou sílu sýra. Mléčný výrobek je základním jídelníčkem po generace, ale také pomáhá mikrobiologům lépe porozumět mikrobiomům přírody. Ve studii zveřejněné 10. května v časopise mBiotým výzkumníků použil sýrové kůry, aby ukázal, jak mohou houbová antibiotika ovlivnit vývoj mikrobiomů.

Metabolity produkované houbami mohou zlepšit lidské zdraví. Některé vylučují penicilin, který se pak čistí a používá jako antibiotikum. Pro tuto studii se vědci rozhodli lépe porozumět tomu, jak houby interagují s mikroby žijícími vedle nich v mikrobiálních komunitách, se zvláštním zaměřením na vztah hub a bakterií.

„Moje laboratoř se zajímá o to, jak houby utvářejí rozmanitost mikrobiálních komunit, kde žijí. Houby jsou rozšířené v mnoha mikrobiálních ekosystémech, od půdy až po naše vlastní těla, ale o jejich rozmanitosti a úloze v mikrobiomech víme mnohem méně ve srovnání s více studovanými bakteriemi,“ uvedl v prohlášení spoluautor a mikrobiolog Tufts University Benjamin Wolfe. „Pro studium ekologie hub a jejich interakcí s bakteriemi používáme sýrové slupky jako modelový mikrobiální ekosystém, abychom porozuměli těmto základním biologickým otázkám.

Samotné sýrové kůry jsou mikrobiální společenstva, která se tvoří na povrchu přirozeně zrálých sýrů, jako je brie, taleggio a některé druhy čedaru. Jak sýry stárnou, tvoří se na povrchu sýra rozmazané a někdy lepkavé vrstvy mikrobů. Mikrobi se pomalu rozkládají, jak se sýry srážejí, a rostou na povrchu, aby vytvořily aroma a barvy, které sýru v luxusní části obchodu s potravinami dodávají jejich unikátnější vlastnosti.

Wolfe a jeho tým začali zkoumat problém výrobce sýrů s plísní, která se šíří na povrchu sýrů a narušuje normální vývoj kůry. To způsobuje, že sýr vypadá, jako by slupky mizely, když plíseň napadla jejich sýrovou jeskyni. Spolupracovali s laboratoří mikrobioložky Nancy Kellerové na University of Wisconsin, aby zjistili, co tato plíseň dělá s mikroby kůže a jaké chemikálie může plíseň produkovat, které narušily kůru.

Vědci nejprve odstranili gen (laeA) v plísně Penicillium plísně, které mohou kontrolovat expresi chemikálií, které mohou houby vylučovat do svého prostředí. Tyto sloučeniny se nazývají specializované nebo sekundární metabolity.

„Víme, že mnoho hub může produkovat metabolity, které jsou antibiotiky, protože jsme je používali jako léky pro lidi, ale víme překvapivě málo o tom, jak houbová antibiotika fungují v přírodě,“ řekl Wolfe. „Používají houby skutečně tyto sloučeniny k zabíjení jiných mikrobů? Jak tato antibiotika produkovaná houbami ovlivňují vývoj bakteriálních společenství? Přidali jsme naše normální a naše laeA-vymazali plísně Penicillium komunitě bakterií z kůry sýra, aby se zjistilo, zda odstranění laeA způsobilo změny ve vývoji komunity bakterií.

Když byla laeA deletována, většina antibakteriální aktivity plísně Penicillium plíseň se ztratila. Tento objev pomohl týmu zúžit specifické oblasti genomu hub, které by mohly produkovat antibakteriální sloučeniny. Zúžili to na jednu třídu sloučenin zvaných pseurotiny. Metabolity jsou produkovány různými druhy hub a mohou modulovat imunitní systém, zabíjet hmyz a inhibovat bakterie.

Studie ukázala, že pseurotiny mohou také kontrolovat, jak bakteriální komunity žijící s těmito houbami rostou a vyvíjejí se. Pseurotiny jsou silně antibakteriální, což znamená, že inhibují některé bakterie nacházející se v řemeslných sýrech, včetně Staphylococcus, Brevibacterium, Brachybacteriuma Psychrobacter. Tento proces způsobil změnu ve složení mikrobiomu sýrové kůry.

Ukazuje také, že antibiotika vylučovaná houbami mohou řídit vývoj mikrobiomů, protože metabolity jsou v jiných ekosystémech, včetně lidského mikrobiomu a půdních ekosystémů. Tým očekává, že tyto mechanismy fungálních a bakteriálních interakcí jsou pravděpodobně velmi rozšířené.

„Naše výsledky naznačují, že některé otravné druhy plísní v řemeslných sýrech mohou narušit normální vývoj sýra nasazením antibiotik,“ řekl Wolfe. „Tato zjištění nám umožňují spolupracovat s výrobci sýrů, abychom zjistili, které plísně jsou ty špatné, a jak s nimi zacházet v jejich sýrových jeskyních. Pomáhá nám také uvědomit si, že pokaždé, když jíme řemeslný sýr, spotřebováváme metabolity, které mikrobi používají ke konkurenci a spolupráci v komunitách.“