Российские исследователи выявили сильные стороны возбудителя туберкулеза

За устойчивость микобактерий к широкому спектру антибиотиков отвечают замены в один нуклеотид.

Сотрудники Института общей генетики им. Н.И. Вавилова и МФТИ определили, какие однонуклеотидные полиморфизмы (расхождения в составе ДНК размером в один нуклеотид) обеспечивают определенным штаммам микобактерий устойчивость к антибиотикам. В ходе этой работы они также обнаружили новые линии нечувствительных к противомикробным средствам микобактерий. Научная статья опубликована в журнале Tuberculosis. Исследования проводились в рамках ФЦП 14.613.21.0068 «Роль регион-специфичных полиморфизмов генов вирулентности в формировании лекарственной устойчивости Mycobacterium tuberculosis».

За последние полсотни лет, когда создание и производство антибиотиков стало особенно интенсивным, бактерии быстро эволюционировали так, что приобрели устойчивость ко многим антибиотикам и по мере появления препаратов того же назначения продолжают эту резистентность развивать. Поскольку за любым эволюционным событием стоит изменение в ДНК, можно «обогнать» появление устойчивости к антибиотикам у конкретных бактерий, если знать, какие именно замены нуклеотидов делают их невосприимчивыми к лекарствам. Сейчас, когда методы «чтения» последовательностей нуклеотидов ДНК уже хорошо развиты и сравнительно дешевы, на этот вопрос вполне возможно дать ответ.

Авторы статьи изучили состав 142 генов туберкулезной палочки Mycobacterium tuberculosis, задействованных в системах токсин-антитоксин типа II. Такие гены кодируют комплексы белков, один из которых нарушает жизненно важные процессы в клетке (токсин), а другой сдерживает его действие (антитоксин). Гены, кодирующие белки в составе таких систем, очень часто находятся в ДНК рядом с генами, обеспечивающими устойчивость к антибиотикам. Кроме того, некоторые противомикробные средства направлены на подавление действия антитоксина.

В качестве объекта исследования выбрали несколько штаммов линии Beijing. Она наиболее распространена в России и бывших республиках Советского Союза. Всего было секвенировано 1349 геномов бактерий этой линии. В 21 из генов систем токсин-антитоксин типа II ученые нашли однонуклеотидные полиморфизмы, которых не было у малоустойчивых к антибиотикам клеткам Mycobacterium tuberculosis. Наиболее важными для выживания бактерий оказались замены в генах vapC37 (vapC37 A46G), vapC38 (vapC38 T143C) у бактерий линии Beijing-modern и vapC12 (vapC12 A95G) у бактерий линии Beijing-B0/W148.

Важность этих замен для живучести бактерий подтвердили, «заставив» изначально нерезистентную к ним бактерию Mycobacterium smegmatis (она тоже способна вызывать туберкулез) использовать мутантные гены vapC37 либо vapC38 или vapC12. Выяснилось, что указанные выше однонуклеотидные замены в генах vapC37 и vapC38 снижают активность токсина. То есть содержащая их клетка при встрече с антибиотиком не отравляется собственным ядом.

Полученную информацию планируют использовать для борьбы с антибиотикорезистентностью. Она показывает, по каким закономерностям развивается у бактерий устойчивость к своим «убийцам». Также на основании полученных данных исследователи выделили в линии Beijing 15 новых сублиний. Все они образовались в последние 50 лет по мере того, как туберкулезные микобактерии формировали устойчивость к антибиотикам и передавали ее друг другу в составе плазмид, то есть с помощью горизонтального переноса генов.

Источник: chrdk.ru