У звериных бактерий кишечной палочки нашли опасные гены, которые есть у человеческих болезнетворных штаммов.
Кишечная палочка — обычный обитатель нашего кишечника. При этом мы часто слышим о серьёзных заболеваниях, которые она и вызывает. Всё дело в том, что у одного и того же вида бактерий может быть много штаммов, отличающихся по свойствам. Кишечная палочка не исключение. Большинство её штаммов не создают никаких проблем и даже приносят нам пользу, вырабатывая витамин К и сдерживая размножение других, вредных микробов.
Но существуют и менее миролюбивые штаммы; они могут проникать в клетки кишечника, поэтому их называют энтероинвазивными. У «проникающих» штаммов кишечной палочки есть бактерия-родственник, шигелла, которая вызывает аналогичные неприятности и считается более опасной для человека. Агрессивность шигеллы и энтероинвазивной кишечной палочки обусловлена тем, что некогда они получили набор вредоносных генов.
Сотрудники Сколковского института науки и технологий, Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН и Института науки и технологий Австрии проанализировали гены 127 штаммов шигеллы и двух опасных штаммов кишечной палочки. Первое, что бросилось в глаза, — значительные отличия в наборе генов у разных штаммов. Поскольку все они болезнетворны, можно сделать вывод, что зловредные гены избыточны. Нарушить один и тот же клеточный процесс можно разными способами, и, по-видимому, в атаке на клетку задействовано множество генов, которые по-разному ей вредят. И опасная бактерия не обязательно будет иметь полный набор таких генов.
Кроме того, в статье в Scientific Reports говорится, что в генах, вредящих инфицированной клетке, есть особая последовательность ДНК — она указывает на возможность горизонтального переноса. Горизонтальный перенос генов — характерное свойство бактерий и архей (хотя и другие живые существа к нему способны). При горизонтальном переносе гены переходят не от родителей к потомкам (то есть не по генеалогической вертикали), а курсируют между «взрослыми» клетками — скажем, как если бы мы могли обмениваться ДНК при рукопожатии. Если опасные гены снабжены метками горизонтального переноса, легко представить, как они переходят от опасного штамма к мирному.
Гены из опасного набора поискали среди других штаммов кишечной палочки, и обнаружили ещё четыре штамма предположительно заразной кишечной палочки. Эта штаммы живут в сурках, крысах и овцах. Некоторые из нехороших генов были обнаружены в бактериях всех трёх животных, но в целом инфекционный генетический набор был у них представлен лишь фрагментарно, причём фрагменты в каждом случае были разными. Тем не менее, микробам всё же удалось выжить в организме животных, значит, механизм заражения хоть как-то, но работает.
Одна из «звериных палочек» выглядит более грозной, чем остальные. Её нашли у сурков, и стоит вспомнить, что сурки вообще известны как инкубаторы опасных инфекций. Один из генов «сурковой палочки», кодирующий опасный белок, оказался практически идентичен аналогичному белку кишечной палочки человека.
По словам одного из авторов исследования, старшего научного сотрудника Сколтеха Марии Тутукиной, одна из возможных причин такого совпадения может быть в том, что этот штамм первоначально специализировался на людях, но в какой-то момент перекинулся на сурков. И вполне можно представить, как он возвращается к нам обратно, причём возвращается с новыми молекулярно-генетическими возможностями. В этом практическая задача подобных исследований: зная эволюционные превращения бактериальных штаммов, как человеческих, так и животных, можно заранее подготовиться к будущим инфекциям.