В водных путях Вурунтьери нашли бактериофаги, убивающие супербактерии
На территории современного Мельбурна до прихода европейцев десятки тысяч лет жили, занимаясь охотой и собирательством, племена австралийских аборигенов - Вурунтьери (Wurundjeri).
Недавно в этой местности ученые из Университета Монаш (Австралия) обнаружили новые бактериофаги - вирусы, убивающие супербактерии клебсиеллы (Klebsiella).
Условно-патогенные бактерии - клебсиеллы - относятся к семейству Enterobacteriaceae и считаются представителями нормальной микрофлоры кишечника здоровых людей. Эти прямые грамотрицательные палочки, образующие капсулы, как правило, неподвижны и растут на простых питательных средах.
Некоторые виды клебсиелл, однако, служат наиболее частыми возбудителями пневмонии, кишечных и урогенитальных инфекций у пациентов с ослабленным иммунитетом. В 2017 году эксперты Всемирной организации здравоохранения причислили клебсиеллы к наиболее опасным бактериальным патогенам в связи с их растущей устойчивостью к антибактериальным препаратам.
Недавно исследовательская группа под руководством Тревора Литгоу (Trevor Lithgow) собрала образцы из водных резервуаров Вурунтьери и обнаружила в них два подтипа бактериофага Merri-merri-uth nyilam marra-natj (MMNM), который инфицирует бактерию Klebsiella pneumoniae.
Отдельная субпопуляция фага MMNM, фаг MMNM (Ala134)
Хотя оба подтипа оказались практически идентичны, один из них, обозначенный как MMNM (Ala134), показал сниженную активность против полирезистентного штамма клебсиеллы AJ174-2 (полирезистентными называют бактерии, которые обрели устойчивость к двум и более антибиотикам).
Именно это небольшое отличие легло в основу дальнейших экспериментов по изучению эволюции фагов. В частности, ученые провели серию экспериментов, подвергнув фаг MMNM (Ala134) воздействию полирезистентного штамма клебсиеллы AJ174-2, вызывающего пневмонию.
В результате исследователи получили 20 новых вариантов фага с различными фенотипическими проявлениями.
Дальнейшее секвенирование генома новых вариантов помогло выявить мутации в небольшом наборе белков, составляющих базальную пластинку вируса, которые играют ключевую роль в процессе инфицирования бактерий. Так как именно от базальной пластинки отходят тонкие длинные нити, помогающие фагам прикрепляться к бактериям, даже небольшие изменения в ее структуре могут повлиять на эффективность заражения.
Напомним, в отличие от антибактериальных препаратов, уничтожающих как болезнетворные патогены, так и представителей нормальной микрофлоры, фаги более избирательны и атакуют микроорганизмы определенного вида, поддерживая микрофлору в борьбе с инфекцией. Ранее считалось, что фаги эволюционируют преимущественно путем крупной генетической перестройки, например с помощью рекомбинации генов, которая приводит к мозаицизму - наличию генетически различающихся клеток.
Новые варианты фагов, полученные путем воздействия полирезистентного штамма клебсиеллы AJ174-2
Однако результаты нового исследования, опубликованного в журнале mBio, показали, что даже небольшие точечные мутации могут привести к эволюционным изменениям, позволяя бактериофагам быстро адаптироваться к новым хозяевам и условиям окружающей среды.
«Все разработанные нами фаги могут убивать клебсиеллу, но некоторые разновидности делают это лучше, чем другие», - отметили авторы научной работы.
Понимание эволюционных и адаптационных механизмов фагов имеет важное значение для разработки новых методов борьбы с инфекциями, устойчивыми к современным антибиотикам. Открытие дарит надежду на существование пока неизвестных природных популяций фагов, обладающих генетическими вариациями и способных уничтожать супербактерии. Работа также расширяет понимание микроэволюционных процессов и имеет важное значение для изучения генетического разнообразия вирусных популяций.
Автор: Любовь Соковикова
Ссылка на источник
Недавно в этой местности ученые из Университета Монаш (Австралия) обнаружили новые бактериофаги - вирусы, убивающие супербактерии клебсиеллы (Klebsiella).
Условно-патогенные бактерии - клебсиеллы - относятся к семейству Enterobacteriaceae и считаются представителями нормальной микрофлоры кишечника здоровых людей. Эти прямые грамотрицательные палочки, образующие капсулы, как правило, неподвижны и растут на простых питательных средах.
Некоторые виды клебсиелл, однако, служат наиболее частыми возбудителями пневмонии, кишечных и урогенитальных инфекций у пациентов с ослабленным иммунитетом. В 2017 году эксперты Всемирной организации здравоохранения причислили клебсиеллы к наиболее опасным бактериальным патогенам в связи с их растущей устойчивостью к антибактериальным препаратам.
Недавно исследовательская группа под руководством Тревора Литгоу (Trevor Lithgow) собрала образцы из водных резервуаров Вурунтьери и обнаружила в них два подтипа бактериофага Merri-merri-uth nyilam marra-natj (MMNM), который инфицирует бактерию Klebsiella pneumoniae.
Отдельная субпопуляция фага MMNM, фаг MMNM (Ala134)
Хотя оба подтипа оказались практически идентичны, один из них, обозначенный как MMNM (Ala134), показал сниженную активность против полирезистентного штамма клебсиеллы AJ174-2 (полирезистентными называют бактерии, которые обрели устойчивость к двум и более антибиотикам).
Именно это небольшое отличие легло в основу дальнейших экспериментов по изучению эволюции фагов. В частности, ученые провели серию экспериментов, подвергнув фаг MMNM (Ala134) воздействию полирезистентного штамма клебсиеллы AJ174-2, вызывающего пневмонию.
В результате исследователи получили 20 новых вариантов фага с различными фенотипическими проявлениями.
Дальнейшее секвенирование генома новых вариантов помогло выявить мутации в небольшом наборе белков, составляющих базальную пластинку вируса, которые играют ключевую роль в процессе инфицирования бактерий. Так как именно от базальной пластинки отходят тонкие длинные нити, помогающие фагам прикрепляться к бактериям, даже небольшие изменения в ее структуре могут повлиять на эффективность заражения.
Напомним, в отличие от антибактериальных препаратов, уничтожающих как болезнетворные патогены, так и представителей нормальной микрофлоры, фаги более избирательны и атакуют микроорганизмы определенного вида, поддерживая микрофлору в борьбе с инфекцией. Ранее считалось, что фаги эволюционируют преимущественно путем крупной генетической перестройки, например с помощью рекомбинации генов, которая приводит к мозаицизму - наличию генетически различающихся клеток.
Новые варианты фагов, полученные путем воздействия полирезистентного штамма клебсиеллы AJ174-2
Однако результаты нового исследования, опубликованного в журнале mBio, показали, что даже небольшие точечные мутации могут привести к эволюционным изменениям, позволяя бактериофагам быстро адаптироваться к новым хозяевам и условиям окружающей среды.
«Все разработанные нами фаги могут убивать клебсиеллу, но некоторые разновидности делают это лучше, чем другие», - отметили авторы научной работы.
Понимание эволюционных и адаптационных механизмов фагов имеет важное значение для разработки новых методов борьбы с инфекциями, устойчивыми к современным антибиотикам. Открытие дарит надежду на существование пока неизвестных природных популяций фагов, обладающих генетическими вариациями и способных уничтожать супербактерии. Работа также расширяет понимание микроэволюционных процессов и имеет важное значение для изучения генетического разнообразия вирусных популяций.
Автор: Любовь Соковикова
Ссылка на источник