Бактерия, вызывающая туберкулез, обладает сложной системой генетических механизмов, которые помогают ей выживать и приспосабливаться к условиям внутри организма. Чтобы лучше понять особенности возбудителя, ученые изучают не только отдельные гены, но и то, как они взаимодействуют друг с другом. Исследователи составили подробную карту этих связей и обнаружили тысячи ранее неизвестных закономерностей. О том, что удалось выяснить и как это расширяет представления о бактерии, — в материале «Известий».
Карта генетических связей
Ученые из Университета Рокфеллера изучили взаимодействия между 762 генами Mycobacterium tuberculosis — бактерии, вызывающей туберкулез. Результаты работы опубликованы в журнале Nature. Исследователи обнаружили почти 6,5 тыс. генетических взаимодействий, многие из которых прежде не были описаны.
Джереми Рок, сотрудник Лаборатории биологии взаимодействия хозяина и патогена в Рокфеллеровском университете и руководитель исследования
Теперь у нас есть первая комплексная карта взаимодействий между важными генами патогена. Потенциальное значение этой работы для борьбы с заболеванием огромно.
Для анализа ученые использовали технологию CRISPRi, которая позволяет снижать активность отдельных генов, не удаляя их из генома. Исследователи подавляли работу сначала одного, а затем одновременно двух генов и сравнивали, как менялся рост бактерий. Если совместное воздействие отличалось от ожидаемого результата, это указывало на взаимодействие между генами.
Что такое туберкулез
Туберкулез — инфекционное заболевание, вызываемое бактерией Mycobacterium tuberculosis. Чаще всего оно поражает легкие, но может затрагивать и другие органы. Инфекция передается преимущественно воздушным путем: бактерии попадают в воздух, когда человек с активной формой легочного туберкулеза кашляет, чихает или разговаривает.
Но заражение не всегда приводит к развитию болезни. В некоторых случаях бактерии остаются в организме в неактивном состоянии. Среди симптомов активного туберкулеза — продолжительный кашель, боль в груди, слабость, снижение веса, повышение температуры и ночная потливость.
Неизвестные функции генов
Полученная карта помогла ученым обнаружить ранее не описанные функции некоторых генов. В частности, несколько из них оказались связаны с цепью переноса электронов — системой, с помощью которой бактерия получает энергию. Дополнительные эксперименты позволили подтвердить участие этих генов в работе белковых комплексов, обеспечивающих клеточное дыхание.
Натали Сайег, соавтор исследования
Существует значительная часть генома туберкулезной бактерии, которая до сих пор оставалась недоступной для исследований в области разработки лекарств.
По словам ученых, систематическое изучение генетических связей позволяет увидеть, какие процессы поддерживают жизнедеятельность бактерии и как отдельные участки ее генома влияют друг на друга. Это важно для понимания биологии возбудителя и механизмов его приспособления.
Что даст новая карта
Авторы рассчитывают, что созданная карта станет основой для дальнейшего изучения Mycobacterium tuberculosis. Она поможет исследователям выбирать гены и клеточные процессы для более подробного анализа, а также проверять новые гипотезы о том, как устроена бактерия.
При этом работа не дает окончательного объяснения всех механизмов выживания возбудителя. Ученые подчеркивают, что обнаруженные связи требуют дальнейшего изучения: пока исследователи только начинают разбираться, какую роль каждая из них играет в жизни бактерии.
Джереми Рок
Мы выявили тысячи генетических взаимодействий, но только начали изучать, что они говорят нам о работе M. tuberculosis. Эти карты будут помогать нам еще много лет.