Горячая точка мутаций позволяет грибку Candida albicans адаптироваться к разным средам

Грибок Candida albicans обитает в желудочно-кишечном тракте примерно половины здоровых взрослых, не причиняя вреда, но также вызывает часто смертельные инфекции крови у пациентов с ослабленным иммунитетом. Исследование Университета Брауна показывает, как грибок приобретает гибкость для жизни в столь разных условиях.

Исследование показало, что в образцах от пациентов грибок часто лишён одной копии гена-главного регулятора EFG1. В лаборатории такие клетки могут регулярно переключаться на другой фенотип, теряя вторую копию. Клетки с одной или двумя копиями регулятора образуют белые колонии и более вирулентны при инфекциях крови, тогда как клетки без обеих копий дают «серые» колонии, которые могут преобладать в ЖКТ.

«Разнообразие в виде микробов защищает их от изменений среды. Мы обнаружили, что некоторые образцы Candida albicans могут переключать фенотип, потому что уже несут одну инактивированную копию гена в этой генетической горячей точке», — сказал профессор Ричард Беннетт.

Исследование опубликовано 26 февраля в журнале Cell Host & Microbe.

Горячая точка мутаций

Изучив 63 образца от пациентов, исследователи обнаружили, что семь штаммов (более 10%) не имели одной или обеих копий гена EFG1. Этот белок регулирует вирулентность, метаболизм и переход между дрожжевой и нитчатой формами роста.

Хотя EFG1 способствует инфекционности, один из штаммов без обеих копий был выделен из инфекции крови, а другой — от пациента с молочницей полости рта. Пять штаммов с одной копией гена были белыми, но переключались в серое состояние в до 10% дочерних колоний. Ген содержит по крайней мере четыре области повторяющихся последовательностей ДНК, что, вероятно, делает его горячей точкой для мутаций.

«Ген EFG1, по-видимому, централен для биологии Candida albicans, поэтому он постоянно подвергается мутациям», — отметил Беннетт.

Эксперименты in vivo

Исследователи проверили, даёт ли отсутствие одной копии гена эволюционное преимущество в ЖКТ мышей. Смешав штамм с двумя копиями EFG1 и штамм с одной копией в соотношении 50:50 и введя смесь в кишечник, они обнаружили, что через 2–6 дней некоторые клетки штамма с одной копией теряли вторую, и получившиеся серые клетки начинали преобладать.

В другом эксперименте штамм пациента с одной копией регулятора, изначально белый, терял вторую копию EFG1, становился серым и захватывал кишечник.

В модели инфекции крови штамм без обеих копий гена EFG1 преобладал в почках, селезёнке и печени над штаммом с одной копией, хотя и был менее смертельным для хозяина.

Перспективы

Беннетт подчеркнул, что исследование проводилось только in vitro и на мышах. В будущем необходима работа с клиницистами по сбору большего количества образцов грибка от пациентов с течением времени, чтобы лучше понять адаптацию Candida albicans к разным средам в организме и роль мутаций EFG1. В лаборатории планируется изучить детали механизма мутаций в этой горячей точке.