Открыт новый, самый мощный путь приобретения устойчивости к антибиотикам у бактерий

Исследовательские группы из Медицинской школы Национального университета Сингапура (NUS Medicine) и Университета Глазго сообщили об открытии третьего механизма генетической трансдукции — процесса, при котором бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) переносят ДНК от одной бактерии к другой.

До сих пор были известны только два механизма, открытые более 60 лет назад: обобщенная и специализированная трансдукция. Новый механизм, названный латеральной трансдукцией, оказался самым мощным из известных. Он способен с чрезвычайно высокой частотой переносить огромные участки бактериальных хромосом (в несколько сотен килобаз) между бактериями.

Как работает латеральная трансдукция?

Обычно фаг, заражая бактерию, размножается либо по литическому пути (разрушение клетки с выходом новых фагов), либо по лизогенному (встраивание ДНК фага в геном хозяина).

При латеральной трансдукции фаги, интегрированные в геном бактерии, задерживают вырезание на поздних этапах жизненного цикла. Вместо этого они инициируют репликацию ДНК, пока ещё являются частью генома хозяина, создавая множество копий. Затем на некоторых копиях начинается упаковка ДНК, что приводит к переносу хромосомной ДНК в другие бактерии, в то время как другие копии вырезаются и обеспечивают нормальное созревание фаговых частиц.

Значение открытия

Как отмечает руководитель исследования доцент Джон Чен (NUS Medicine), "латеральная трансдукция поднимает концепцию мобильных генетических элементов далеко за пределы определённых участков ДНК, превращая секции генома в гипермобильные платформы, способные переносить любой генетический элемент в своих границах с невероятно высокой частотой".

Это открытие высокоэффективного пути переноса генов может объяснить стремительную эволюцию бактерий, например, быстрое появление множественно-устойчивых штаммов к антибиотикам.

"Фаги — безусловно, самые многочисленные биологические объекты на планете, и важность генетической трансдукции как одного из главных драйверов микробной эволюции никогда не была так очевидна, как с открытием латеральной трансдукции", — заключает доцент Чен.

Исследование было опубликовано онлайн в журнале Science 12 октября 2018 года.