Учёные показали, как «интерферирующая» РНК может блокировать эволюцию бактерий
Бактерии могут быстро эволюционировать, подбирая и встраивая в свой геном чужеродную ДНК из окружающей среды — этот процесс называется горизонтальным переносом генов. Он позволяет патогенам, таким как пневмококки, быстро уклоняться от атак иммунной системы и действия антибиотиков.
Исследователи из Университета Рокфеллера обнаружили механизм, с помощью которого можно заставить бактерии принимать или отвергать чужеродную ДНК, которую они включают в свои геномы в процессе трансформации. Управление этим механизмом может стать новым способом ограничивать или манипулировать бактериальной эволюцией в медицинских целях.
«Трансформация — это то, что бактерии используют в крайнем случае, — говорит руководитель исследования Лучано Марраффини. — В отчаянной попытке выжить в неблагоприятных условиях они начинают встраивать любые найденные гены в свою хромосому в надежде быстро эволюционировать и решить проблему».
Работа показывает, что механизм РНК-интерференции, известный как CRISPR, можно использовать для блокировки трансформации у пневмококков.
Команда провела серию экспериментов на мышах, вдохновлённых оригинальными исследованиями трансформации, выполненными в 1940-х годах. Мышам вводили:
- Пневмококки, содержащие CRISPR-последовательности, сконструированные для предотвращения приобретения бактериями генов, производящих полисахаридную «капсулу» на поверхности. Эта капсула необходима для установления инфекции.
- Убитые нагреванием пневмококковые бактерии, содержащие гены, кодирующие эту капсуляцию.
«В норме мыши в таких условиях развивают системную инфекцию и погибают, потому что гены, кодирующие капсулы, успешно передаются живым бактериям, — объясняет Марраффини. — Но наши эксперименты показали, что когда мы использовали сконструированные CRISPR-содержащие бактерии, мыши выживали. Это доказывает, что наше CRISPR-вмешательство успешно заблокировало способность бактерий приобретать необходимые последовательности посредством трансформации».
Исследователи утверждают, что их работа демонстрирует, что CRISPR обладает потенциалом быть эффективным средством для нацеливания на специфические бактериальные клетки (например, обладающие генами устойчивости к антибиотикам или вирулентности) с целью их уничтожения.