Использование эволюции для расшифровки регуляции у микобактерий

Исследователи из UCD впервые провели у микобактерий полногеномный поиск регуляторных элементов с помощью сравнительной транскриптомики (профилей РНК).

Чтобы понять, как эволюция формирует регуляторную архитектуру, исследование сравнило два члена комплекса Mycobacterium tuberculosis (MTBC) — M. tuberculosis и M. bovis (возбудители туберкулёза у людей и животных) — с близкородственной экологической микобактерией M. marinum.

Анализ выявил несколько новых регуляторных элементов, контролирующих экспрессию важных генов, связанных с вирулентностью. Один из таких элементов был связан с whiB7 — главным регулятором, контролирующим врождённую устойчивость к антибиотикам у всей клады микобактерий.

Такие бактерии, как члены MTBC, особенно трудно поддаются лечению из-за их врождённой устойчивости ко многим распространённым антибиотикам, что сильно ограничивает доступные терапевтические опции.

«Наше открытие контрольного элемента, управляющего экспрессией этого главного регулятора, даёт не только механистическое понимание устойчивости к антибиотикам у микобактерий, но и должно облегчить поиск ингибиторов, которые могут сделать патогены, такие как M. tuberculosis, более чувствительными к антибиотикам», — заявил руководитель исследования профессор Брендан Лофтус.

Исследование также показало, что члены MTBC накопили большое количество некодирующих белки РНК-транскриптов, что привело к сравнительно высокому уровню фонового транскрипционного «шума» по сравнению с экологическими микобактериями.

Повышенный потенциал стохастической вариации или «шума» между клетками популяции на уровне РНК связан со способностью разных клеток по-разному реагировать на изменяющиеся условия окружающей среды.

Исследование пришло к выводу, что такой шум является следствием эволюционной истории MTBC, который утратил большую часть своей способности «очищать» геном от накопленных мутаций в процессе перехода к облигатному паразитизму.

Результаты показывают, что бактериальные транскриптомы в целом представляют собой смесь элементов, отобранных природой, и значительной доли генетических «безбилетников».

Результаты исследования опубликованы в текущем выпуске журнала mBio (Американское общество микробиологии).