«За 24–48 часов вы можете перейти от здоровья к ампутации конечности, чтобы спасти свою жизнь», — сказал Кевин МакИвер, профессор клеточной биологии и молекулярной генетики в Университете Мэриленда в Колледж-Парке. «И мы действительно не знаем, почему и как бактерии это делают».В новом исследовании лаборатория МакИвера и исследователи из Медицинской школы Университета Мэриленда определили два гена, важных для инвазивных инфекций Streptococcus группы А у мышей. Гены подкожной адаптации A (scfA) и B (scfB) могут оказаться многообещающими клиническими мишенями в борьбе с этими инфекциями, поскольку не существует вакцин против стрептококков группы A или эффективных методов лечения инвазивных инфекций.
Исследование было опубликовано в Интернете 23 августа 2017 года в журнале PLOS Pathogens.Под руководством Йоанна Ле Бретона, первого автора исследования и доцента-исследователя в группе МакИвера, исследователи обнаружили scfA и scfB, выполнив секвенирование транспозонов на всем геноме Streptococcus группы A. Транспозоны, также известные как прыгающие гены, представляют собой короткие последовательности ДНК, которые физически перемещаются внутри генома, мутируя гены, прыгая в них.
Если мутация вызывает интересный эффект, ученые могут идентифицировать мутировавший ген, определяя местонахождение транспозона, секвенировав ДНК, окружающую транспозон, и картируя его расположение в геноме.«Проникновение под кожу или подкожно не является нормой для бактерий Streptococcus группы А; на самом деле это очень редко», — пояснил МакИвер. «Мы предположили, что в бактериях должны быть гены, важные для проникновения в мягкие ткани и выживания под кожей. И мы проверили эту теорию, используя транспозоны, чтобы создать тысячи различных отдельных мутантов, которые мы использовали для заражения подкожной среды у мышей».МакИвер и его коллеги использовали транспозон под названием Krmit, который они создали в предыдущем исследовании, для создания коллекции из примерно 85 000 уникальных мутантов штамма Streptococcus группы А. Они вводили мутантные штаммы мышам, что привело к заражению людей.
Транспозон был назван в честь персонажа куклы Кермита-лягушки, создатель которого Джим Хенсон, выпускник Колледж-Парк в 1960 году, умер от синдрома токсического шока после стрептококковой пневмонии группы А.«Нас особенно интересовали мутации, которые не вышли на другом конце — те, которые не были обнаружены в выживших бактериях из инфицированной ткани», — сказал МакИвер. «Эти гены были бы хорошими мишенями для вакцины или лечения, потому что бактерии, у которых отсутствуют эти гены, не процветали в очаге инфекции».Исследователи идентифицировали 273 гена scf как потенциально участвующих в возникновении инфекции под кожей, но выделялись два гена: scfA и scfB. Судя по паттернам в их ДНК-последовательностях, эти гены, вероятно, кодируют белки бактериальной мембраны. Это главное место для продуктов генов, участвующих в инфекции, потому что многие опасные бактерии выделяют токсины или белки через мембрану, чтобы атаковать хозяина.
Дополнительные эксперименты показали, что бактериям, лишенным scfA или scfB, было трудно распространяться из-под кожи в кровоток и другие органы.Результаты предполагают, что эти два гена вовлечены в процесс инвазии и могут быть потенциальными мишенями для лечения.«Следующими шагами будет расширение исследования с включением в него нескольких моделей животных, и эти эксперименты уже ведутся», — сказал Марк Ширтлифф, соавтор исследования и профессор кафедры микробиологии и иммунологии Университета Мэриленда. Медицинский факультет и отделение микробного патогенеза стоматологической школы Университета Мэриленда. «Мы также можем начать разработку улучшенных методов лечения и вакцин против инфекций, вызываемых стрептококками группы А, и их осложнений, таких как ревматическая болезнь сердца, пневмония и некротический фасциит».
МакИвер также надеется использовать секвенирование транспозонов для изучения других способов атаки бактерий на человека.«Секвенирование транспозонов можно использовать для исследования того, как бактерии заражают людей в любой окружающей среде, о которой вы только можете подумать», — сказал МакИвер. «Подобно стрептококку группы А, многие патогенные бактерии полностью секвенировали геномы, но мы не знаем, что делают большинство генов.
Мы рады получить метод исследования всего этого неизвестного генетического материала, чтобы лучше понять человеческие инфекции».
