Обнаружен мобильный генетический элемент в паразите комаров с потенциалом для контроля инфекционных заболеваний
Контроль заболеваний, переносимых комарами (например, лихорадки Денге или вируса Западного Нила), исторически затруднён из-за отсутствия эффективных вакцин и экологических проблем инсектицидов. Поэтому учёные обратились к манипулированию бактерией-паразитом Wolbachia как способу контроля репродуктивной приспособленности популяций комаров — переносчиков болезней человека.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, международная команда, включая учёных из Marine Biological Laboratory (MBL) и Чикагского университета, идентифицировала новый мобильный генетический элемент в Wolbachia. Это открытие может способствовать улучшению стратегий контроля комаров-переносчиков.
Ключевое открытие: новая плазмида
Исследователи под руководством Джули Ревейо (INRA, Франция) и Сары Борденштейн (Университет Вандербильта) реконструировали почти полные геномы Wolbachia, выделенные из индивидуальных яичников четырёх комаров Culex pipiens. В процессе они обнаружили новую плазмиду — кольцевую молекулу ДНК, способную реплицироваться независимо от хромосом.
Поскольку плазмида является мобильным генетическим элементом, она может передаваться от клетки к клетке, что имеет большое значение для приспособленности и эволюции микробного вида. Такие элементы, способные распространяться среди разных клеток Wolbachia и через её популяцию, открывают перспективы для контроля популяций комаров-переносчиков.
«Наши данные показывают, что эта новая плазмида широко распространена в естественных популяциях Wolbachia, инфицирующих комаров C. pipiens по всему миру, что подразумевает её важную роль. Идея о том, что она может позволить трансформировать популяции Wolbachia, очень захватывающая», — говорит старший автор исследования А. Мурат Эрен (Мерен), доцент медицины в Чикагском университете и стипендиат MBL.
Роль Wolbachia и перспективы плазмиды
Wolbachia передаётся от матери к потомству и может влиять на репродуктивное поведение комара-хозяина. Бактерия способна модифицировать сперму так, что если заражённый самец спаривается с незаражённой самкой или самкой с другим штаммом Wolbachia, эмбрионы не развиваются.
Однако Wolbachia не поддаётся прямой генетической модификации, так как не культивируется на бесклеточных средах. Новая плазмида звучит многообещающе для обхода этих ограничений, но доказательств возможности или эффективности трансформации с её помощью пока нет.
«Мы только обнаружили её существование, и время покажет, насколько она полезна», — отмечает Мерен.
Методология и значение сотрудничества
Фрагменты этой плазмиды появлялись в предыдущих исследованиях по секвенированию Wolbachia, но никогда не собирались в полную кольцевую структуру, а её внехромосомная природа не распознавалась, вероятно, из-за вычислительных ограничений.
Команда преодолела эти ограничения, используя комбинацию современных стратегий, таких как геном-разрешающая метагеномика и секвенирование длинными ридами.
«Ключевая биоинформатическая платформа, позволившая нам изучать метагеномы комаров и пангеномы Wolbachia в этом исследовании, а также связи между учёными с разными навыками, которые сделали это открытие возможным, были развиты в MBL», — подчеркнул Мерен.