Повышение температуры может сделать грибки более опасными для здоровья

Хотя бактерии и вирусы — основные возбудители инфекций, патогенным грибкам (таким как Candida, Aspergillus, Cryptococcus) до сих пор уделялось меньше внимания. Они в основном опасны для людей с ослабленным иммунитетом, поскольку большинство из них плохо переносят температуру человеческого тела. Однако ситуация может измениться.

Новое исследование Медицинской школы Университета Дьюка показывает, что повышенные температуры заставляют патогенный грибок Cryptococcus deneoformans активировать адаптивные реакции. Это увеличивает количество генетических изменений, которые могут привести как к большей термоустойчивости, так и к повышению патогенного потенциала.

Ключевой механизм: тепло заставляет транспозоны (мобильные генетические элементы или "прыгающие гены") активнее перемещаться в пределах ДНК грибка. Это изменяет использование и регуляцию его генов. Результаты опубликованы 20 января в Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Эти мобильные элементы, вероятно, способствуют адаптации в окружающей среде и во время инфекции. Это может происходить еще быстрее, поскольку тепловой стресс ускоряет возникновение мутаций", — говорит аспирант Асия Гуса.

Экспериментальные данные:

• После 800 поколений роста в лабораторной среде частота мутаций транспозонов была в 5 раз выше у грибков, выращенных при температуре тела (37°C), по сравнению с выращенными при 30°C.
• Используя метод длинного чтения (long-read) секвенирования ДНК, ученые отследили три особенно активных при тепловом стрессе транспозона у C. deneoformans.
  • T1 часто встраивался между генами, что может менять их регуляцию.
  • Tcn12 часто попадал внутрь генов, потенциально нарушая их функцию и способствуя устойчивости к лекарствам.
  • Cnl1 чаще оказывался в теломерных последовательностях на концах хромосом (значение этого до конца не ясно).
• В грибках, живших в организмах мышей, мобилизация транспозонов была еще выше, чем в лабораторной культуре. Следы активности всех трех элементов обнаружились уже через 10 дней после заражения.

Контекст и значение:

Рост грибковых заболеваний связан с увеличением числа людей с ослабленным иммунитетом. Однако, как показывает исследование, глобальное потепление может стать дополнительным фактором, ускоряющим эволюцию патогенных грибков.

"Это захватывающее исследование показывает, как рост глобальной температуры может непредсказуемо повлиять на эволюцию грибов. По мере потепления мира транспозоны в почвенных грибах... могут стать более мобильными и увеличить геномные изменения, способные усилить вирулентность и лекарственную устойчивость. Еще один повод для беспокойства из-за глобального потепления!" — комментирует Артуро Касадеваль, профессор Университета Джонса Хопкинса.

Следующий этап исследований будет сосредоточен на изучении патогенов от пациентов с рецидивирующими грибковыми инфекциями. Как отмечает Гуса, стресс-стимулированные изменения могут способствовать эволюции патогенных признаков у грибов быстрее, чем ожидалось.