Мир наполнен крошечными существами, которые находят нас восхитительными. Бактерии и вирусы — очевидные плохие парни, движущие силы смертельных глобальных пандемий и надоедливых инфекций. Но патогены, с которыми нам еще не приходилось так много считаться, — это грибки.
Патогенные грибы (Candida, Aspergillus, Cryptococcus и другие) являются печально известными убийцами людей с ослабленным иммунитетом. Но по большей части здоровым людям не приходится беспокоиться о них, а подавляющее большинство потенциально патогенных грибков на планете плохо переносят жару нашего тела.
Но все это может скоро измениться.
Новое исследование, проведенное Медицинской школой Университета Дьюка, показало, что повышенные температуры заставляют патогенный грибок, известный как Cryptococcus deneoformans, превращать свои адаптивные реакции в перегрузку. Это увеличивает количество генетических изменений, некоторые из которых предположительно могут привести к более высокой термостойкости, а другие, возможно, к большему болезнетворному потенциалу.
В частности, более высокая температура заставляет больше мобильных элементов гриба или прыгающих генов подниматься и перемещаться внутри грибковой ДНК, что приводит к изменениям в том, как его гены используются и регулируются. Выводы появились 20 января в Proceedings of the National Academy of Sciences .
«Эти мобильные элементы, вероятно, способствуют адаптации в окружающей среде и во время инфекции», — сказала доктор наук Асия Гуса, научный сотрудник. молекулярной генетики и микробиологии в Медицинской школе Дьюка. «Это может произойти еще быстрее, потому что тепловой стресс ускоряет количество происходящих мутаций».
Это может насторожить зрителей нового сериала HBO «Последние из нас», где адский пейзаж-антиутопия вызван адаптированным к теплу грибком, который захватывает людей и превращает их в зомби. «Это именно то, о чем я говорю - минус часть зомби!» — сказал Гуса, который только что посмотрел первый эпизод и присоединится к факультету Дьюка в качестве доцента в конце этого года.
«Это не инфекционные заболевания в инфекционном смысле, мы не передаем друг другу грибки», — сказал Гуса. «Но споры находятся в воздухе. Мы все время вдыхаем споры грибов, и наша иммунная система способна бороться с ними».
Споры грибов, как правило, крупнее вирусов, поэтому имеющихся у вас запасов масок для лица от Covid, вероятно, будет достаточно, чтобы остановить их. Это, и тепло твоего тела, на данный момент.
«Грибковые заболевания растут, в основном из-за увеличения числа людей с ослабленной иммунной системой или сопутствующими заболеваниями», — сказал Гуса. Но в то же время патогенные грибы могут адаптироваться и к более высоким температурам.
Работая в лаборатории профессора Сью Джинкс-Робертсон, Гуса руководил исследованиями, посвященными трем мобильным элементам, которые проявляли особую активность при тепловом стрессе у C. deneoformans. Но у этого вида есть еще 25 или более мобильных элементов, которые могут мобилизоваться, сказала она.
По словам Гусы, команда использовала «длинное чтение» ДНК, чтобы увидеть изменения, которые в противном случае могли быть упущены. Компьютерный анализ позволил им составить карту транспозонов, а затем посмотреть, как они двигались. «Теперь мы улучшили инструменты, чтобы увидеть эти движения, которые раньше прятались в наших слепых зонах».
Тепловой стресс ускорил мутации. После 800 поколений роста в лабораторной среде скорость мутаций транспозонов была в пять раз выше у грибов, выращенных при температуре тела (37 градусов), по сравнению с грибами, выращенными при 30 градусов.
Один из мобильных элементов, названный Т1, имел тенденцию встраиваться между кодирующими генами, что могло приводить к изменениям в способе контроля генов. Элемент под названием Tcn12 часто попадал в последовательность гена, потенциально нарушая функцию этого гена и, возможно, приводя к лекарственной устойчивости. И третий вид, Cnl1, имел тенденцию приземляться вблизи или внутри последовательностей теломер на концах хромосом, эффект, который, по словам Гуса, до конца не изучен.
Мобилизация мобильных элементов также, по-видимому, больше увеличивалась у грибов, живущих на мышах, чем в лабораторной культуре. «Мы увидели доказательства мобилизации всех трех мобильных элементов в геноме гриба всего за десять дней после заражения мыши», — сказал Гуса. Исследователи подозревают, что дополнительные проблемы выживания у животных с иммунными реакциями и другими стрессорами могут привести к тому, что транспозоны станут еще более активными.
«Это увлекательное исследование, которое показывает, как повышение глобальной температуры может повлиять на эволюцию грибов в непредсказуемых направлениях», — сказал Артуро Касадевалл, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой молекулярной микробиологии и иммунологии в Университете Джона Хопкинса. «По мере того, как мир нагревается, транспозоны в почвенных грибах, таких как Cryptococcus neoformans, могут стать более мобильными и увеличить геномные изменения таким образом, чтобы повысить вирулентность и устойчивость к лекарствам. Еще один повод для беспокойства в связи с глобальным потеплением!»
Работе Гусы помогло сотрудничество с лабораториями Duke, которые также изучают грибы, лабораторией Джозефа Хейтмана в медицинской школе и лабораторией Пола Магвена в Trinity Arts'n'Sciences.
На следующем этапе этого исследования будут изучены патогены от пациентов с рецидивирующей грибковой инфекцией. «Мы знаем, что эти инфекции могут сохраняться, а затем возвращаться с потенциальными генетическими изменениями».
Гуса сказал, что пора серьезно заняться патогенными грибками. «Такого рода вызванные стрессом изменения могут способствовать развитию патогенных признаков у грибов как в окружающей среде, так и во время инфекции. Они могут развиваться быстрее, чем мы ожидали».
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен