У сурков, крыс и овец обнаружили новый возбудитель инфекций

У сурков, крыс и овец обнаружили новый возбудитель инфекций

Ученые из Сколтеха, Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН и Австрийского института науки и технологий провели первое систематическое исследование генов, способных нарушать функционирование бактерий шигелл и некоторых штаммов кишечной палочки клетки кишечника, вызывая инфекционную диарею. Обнаружив такие гены у бактерий сурков, крыс и овец, исследователи предположили, что животные могут быть источником нового инфекционного микроба, представляющего потенциальную угрозу для человека.

Результаты исследования опубликованы в Scientific Reports. E. coli — это бактерия, которая живет, среди прочего, в кишечнике человека. Большинство его штаммов не вызывают никаких проблем и даже приносят пользу человеку, вырабатывая витамин К и предотвращая размножение других вредных микробов. Однако есть и менее миролюбивые штаммы, которые атакуют клетки кишечника и вызывают острую инфекционную диарею. Эти проникающие или энтероинвазивные клетки кишечной палочки имеют родственную бактерию, шигеллу, которая вызывает аналогичные эффекты и считается более опасной для человека.

До недавнего времени считалось, что только человек и другие приматы могут естественным образом заразить шигеллой, хотя ученым удалось заразить кур и свиней в лаборатории.

Агрессивность шигелл и энтероинвазивных кишечных палочек связана с тем, что на каком-то этапе своего развития эти микробы получили доступ к набору вредоносных генов, записанных на плазмиде — кусочке внешней ДНК с «бонусными» способностями. В данном случае речь идет о способности атаковать клетку-хозяина, маркировать ее белки и обрекать их на уничтожение.

Исследователи и коллеги из Сколтеха провели первый систематический анализ, сравнив гены 127 штаммов шигелл и двух инвазивных штаммов кишечной палочки.

— Прежде всего, мы обнаружили существенные различия в наборе генов у разных штаммов» — отмечает Наталья Драненко, первый автор диссертации, выпускница магистерской программы Сколтеха, аспирант Института проблем трансплантологии РАН.

— Поскольку известно, что все эти штаммы вызывают заболевания, мы можем сделать вывод, что «неправильный набор генов» характеризуется избыточностью. Есть много способов нарушить один и тот же клеточный процесс, и, по-видимому, многие гены участвуют в атаке на клетку, повреждая различные белки, участвующие в этом процессе. «Плохая» бактерия не обязательно имеет полный набор этих генов.

Понятно, что эффективному патогену нужны сразу два типа генов — и для атаки на клетку, и для нарушения ее работы. Первый тип в данном исследовании не рассматривался.

Помимо изменчивости набора вредоносных генов исследователи обнаружили, что гены, нарушающие работу инфицированной клетки, идентифицируются по особой последовательности ДНК, характерной для участков, подвергающихся так называемому горизонтальному переносу. Это означает, что бактерия как бы сигнализирует, что готова обменяться этой частью генетического кода со своим видом. Как только обменный механизм реализован, когда-то безобидные бактерии могут мутировать в новые инфекционные штаммы. Все знают, к чему это может привести.

Исследователи проверили генетические базы данных других бактерий, несущих гены из подтвержденного набора вредоносных программ, и обнаружили четыре «животных» штамма предположительно заразной кишечной палочки: у сурков, крыс и овец.

— Некоторые «плохие» гены были обнаружены у бактерий всех трех животных, — говорит Мария Тутукина, один из авторов исследования, главный научный сотрудник Сколтеха. — В целом, однако, у возбудителей всех трех видов животных были обнаружены только фрагменты «набора вредных генов», и эти фрагменты были в каждом случае разными. Однако, поскольку в телах животных еще сохранились микробы, это означает, что механизм заражения хотя бы частично функционирует.

Один из хоботов «звериной палочки», найденный у сурка, выглядит более впечатляюще, чем другие. Сурки широко известны как рассадники опасных инфекций, например чумы, которая может передаваться человеку через укусы блох. Так, в кишечной палочке, заразившей сурка, был обнаружен ген, ответственный за синтез болезнетворного белка, который оказался практически идентичен аналогичному белку кишечной палочки человека.

— Одна из возможных причин такого совпадения заключается в том, что это племя, возможно, изначально специализировалось на людях, но в какой-то момент распространилось на сурков, — объясняет Тутукина. — В худшем случае он может вернуться к нам и принести с собой новые гены, которые выработались за это время.


Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен

Поделись публикацией

Самые популярные публикации


Следи за нами в социальных сетях