Учёные впервые проследили за живой инфекцией бактерии Listeria в реальном времени

Учёные из Португалии и Франции впервые смогли в реальном времени отследить паттерны экспрессии генов у бактерии Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) во время инфекции. Работа, опубликованная в PLoS Pathogens, показывает, как бактериальный геном перестраивается для лучшей адаптации к заражению, активируя гены, вовлечённые в вирулентность, подавление защитных систем хозяина и адаптацию к его условиям.

Опасность листериоза

L. monocytogenes широко распространена в природе. Для людей со здоровой иммунной системой она не опасна, но представляет серьёзную угрозу для лиц с иммунодефицитом или беременных, где смертность от листериоза может достигать 30%. Заражение обычно происходит через пищу. Бактерия начинает размножаться в пищеварительной системе, затем перемещается в печень и селезёнку. Если иммунная система не справляется, это может привести к сепсису или, при проникновении в мозг, к менингиту. У беременных инфекция способна вызвать выкидыш после заражения плода. Существующие антибиотики не всегда эффективны, вероятно, из-за способности бактерии скрываться внутри клеток. В США ежегодно регистрируется около 1600 новых случаев и 500 смертей.

Метод исследования: ДНК-микрочипы

Чтобы лучше понять инфекцию, Ана Камехо, Дидье Кабан и их коллеги из Института молекулярной и клеточной биологии Университета Порту (Португалия) и Института Пастера (Франция) использовали мощный метод ДНК-микрочипов. Этот метод позволяет отслеживать экспрессию генов, обнаруживая молекулы РНК, производимые в определённый момент времени. Известно, что около 19% генома L. monocytogenes экспрессируется иначе во время инфекции.

Результаты исследования

Учёные сравнили РНК, собранные у бактерий, заражающих мышей, в разные моменты времени (24, 48 и 72 часа), с РНК бактерий, растущих в лаборатории. Было обнаружено, что около 20% бактериального генома экспрессируется дифференциально во время листериоза. Большинство активированных генов были связаны с:

• Подавлением защиты хозяина (например, создание отрицательного заряда на бактериальной стенке для отталкивания антимикробных пептидов хозяина).
• Устойчивостью к стрессу, вызванному защитными системами хозяина.
• Адаптацией к новой среде.

Также было установлено, что эти гены контролируются сложной сетью, координируемой двумя основными регуляторами — PrfA и SigB. В ходе работы исследователи смогли идентифицировать несколько новых факторов вирулентности — бактериальных белков, вызывающих заболевание у хозяина.

Значение работы

Исследование демонстрирует, как ДНК-микрочипы могут давать детальную картину молекулярных взаимодействий между патогеном и хозяином в реальном времени. Полученная информация может быть использована для разработки более эффективных методов борьбы с листериозом, особенно у уязвимых групп населения, и открывает путь для применения этой методики к изучению других инфекций.