alexandr_palkin (alexandr_palkin) wrote,
alexandr_palkin
alexandr_palkin

Categories:

Горизонтальный перенос генов у бактерий оказался независим от антибиотиков



Обработка антибиотиками слабо влияет на частоту горизонтального переноса генов от бактерии к бактерии, сообщается в Science Advances. В большей степени на частоту этого процесса влияет то, какие плазмиды (небольшие молекулы ДНК, которые несут в себе несколько генов и могут быть переданы от одной клетки другой) содержит микроорганизм.

Бактерии быстро становятся устойчивыми к новым антибиотикам (приобретают резистентность) в том числе потому, что способны к горизонтальному переносу генов — передаче ДНК не только потомкам, а вообще любым особям своего или даже чужого вида. Один из наиболее распространенных способов такого переноса — конъюгация с передачей плазмид. Клетка-донор выпускает в сторону другой половой пиль — полую белковую нить. Пиль соединяет две клетки и по нему плазмида переходит в организм реципиента.

Плазмиды нередко содержат гены устойчивости к антибиотикам и другим негативным факторам. Логично предположить, что в присутствии антибиотиков конъюгация и, следовательно, передача таких генов происходят чаще. Но на самом деле эксперименты этого не подтверждают, и нередко получается, что интенсивность горизонтального переноса генов зависит от динамики численности популяции и многих других факторов. При этом установить влияние каждого фактора по отдельности бывает сложно.

Микробиологи из Университета Дьюка (США) и нескольких исследовательских учреждений Шэньчжэня (Китай) под руководством Линчуна Ю (Lingchong You) провели масштабный анализ причин, по которым частота передачи плазмид может вырасти. Ученые исследовали 219 штаммов кишечной палочки (Escherichia coli), которые с 2002 по 2014 годы выделили из крови пациентов больницы Университета Дьюка.

Эти штаммы за счет своих плазмид были устойчивы к одному из антибиотиков с разными механизмами действия — канамицину, карбенициллину, хлорамфениколу, норфлоксацину либо эритромицину. Культуры таких кишечных палочек смешивали с другими бактериями так, чтобы каждый штамм в паре обладал резистентностью к другому антибиотику, нежели второй, и растили полученные смеси на среде, в которой присутствовало два антибиотика. Таким образом, преимущество получали бактерии, которые получили от организмов другого штамма плазмиду с недостающими генами устойчивости ко второму противомикробному веществу.

Главным образом исследователи оценивали способность E. coliпередавать гены бета-лактамаз — ферментов, способных разрушать бета-лактамы (например карбенициллин) и тем самым обеспечивать резистентность к ним. Раз в сутки культуры пересевали, при этом разводили их в тысячу раз. Это позволяло утверждать, что на скорость горизонтального переноса генов не влияет количество бактерий изначальных штаммов.

Геномы всех исследованных линий, кроме 19, секвенировали либо нашли в уже имеющихся библиотеках и сопоставили их с частотой случаев успешной передачи плазмид у каждого штамма.

Оказалось, что лучше всего со скоростью горизонтального переноса генов коррелирует то, к какой группе несовместимости Inc относятся плазмиды донора и реципиента. Плазмиды делятся на группы в зависимости от того, как выглядит точка начала их репликации, и в одной клетке, как правило, не должно быть плазмид из одной группы: они будут мешать репликации друг друга.

Присутствие в среде конкретного антибиотика и его концентрация слабо влияли на частоту конъюгаций, увеличивая ее не более чем в 5 раз по сравнению с контролем. Только у одного штамма она вырастала в 31 раз, если его культивировали в среде с эритромицином либо хлорамфениколом.

Авторы исследования отмечают, что строение плазмид и в особенности их разделение на группы несовместимости Inc, может в будущем стать важным показателем для оценки вероятности того, с какой скоростью у данной бактерии разовьется устойчивость к антибиотикам. Однако для этого нужно проверить, выполняются ли у других видов те же закономерности, что нашли в этом исследовании на примере кишечной палочки.

Скорее всего, устойчивость к антибиотикам начала развиваться у бактерий задолго до открытия пенициллина человеком, ведь подобные вещества всегда присутствовали в окружающей среде. Вероятно, поэтому антибиотикорезистентные микроорганизмы находят у представителей изолированных племен, мумий X–XVIII веков и даже в туалете на МКС (хотя в последнем случае это следствие загрязнения бактериями с Земли).

Светлана Ястребова

Е+1

Tags: Биология, Новое в науке и технике
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments