Бактериальный геномный скальпель может идентифицировать ключевые участки генов
Исследователи из Университета штата Северная Каролина используют высокоточный «скальпель» для вырезания целевых, необязательных участков бактериального генома. Этот подход также помогает выявить области, необходимые для выживания бактерий. Метод позволяет быстро и эффективно идентифицировать ключевые и обязательные геномные регионы, удалять несущественные и лучше понимать эволюцию бактерий в хаотичном процессе потери и приобретения генов.
В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные использовали систему редактирования генома CRISPR-Cas. CRISPR-Cas даёт возможность редактировать нужные последовательности ДНК для добавления, удаления, активации или подавления конкретных генов практически в любом организме.
В исследовании команда во главе с Родольфом Баррангу изучила бактерию-закваску для йогурта Streptococcus thermophilus, чтобы определить, можно ли удалить четыре прогнозируемых геномных островка, включая область адаптации к молоку, необходимую для ферментации йогурта.
«Мы хотели проверить с помощью CRISPR-скальпеля области, естественно склонные к исчезновению у S. thermophilus», — сказал Баррангу.
CRISPR-Cas успешно удалил все четыре региона, включая область с генами утилизации молока. После удаления этой области бактерии больше не могли сбраживать молоко, но оставались живы. Это показало, что данный участок не является обязательным для выживания бактерий вне молочной среды.
Удаление островка с генами утилизации молока сократило геном примерно на 5%. Устранение всех четырёх областей уменьшило геном на 7%. «Мы не ожидали такого масштаба сокращения для относительно небольшого генома», — отметил Баррангу.
Исследователи утверждают, что те же методы можно использовать как шаблон для изучения обязательных и необязательных геномных регионов у любой бактерии, включая потенциальное нацеливание на нежелательные гены устойчивости к антибиотикам у патогенов.
«Бактерии полны генов с неизвестной функцией — это как генетическая тёмная материя. Теперь мы можем больше узнать о роли этих элементов и удалить любые нежелательные черты», — сказал Курт Селле, соавтор исследования.