Система CRISPR может способствовать устойчивости к антибиотикам
Система генов CRISPR, которую бактерии используют для защиты от вирусов, участвует в повышении устойчивости к антибиотикам у бактерии Francisella novicida (близкого родственника возбудителя туляремии). Это открытие противоречит предыдущим наблюдениям за другими бактериями, где CRISPR, наоборот, препятствовал распространению генов устойчивости.
Результаты исследования будут опубликованы в PNAS Early Edition.
Хотя CRISPR широко известен как инструмент для генной инженерии, его роль в регуляции бактериальных генов продолжает удивлять учёных. Изначально он был обнаружен исследователями молочной промышленности, пытавшимися защитить бактериальные культуры для сыра и йогурта от вирусов-бактериофагов.
F. novicida редко заражает людей, но служит моделью для изучения более опасной F. tularensis. Эти бактерии размножаются внутри макрофагов — иммунных клеток.
Исследователи из Университета Эмори обнаружили, что мутация в гене, кодирующем фермент Cas9 (ключевой компонент системы CRISPR), делает F. novicida более уязвимой к полимиксину B, стрептомицину и канамицину. Это связано с нарушением целостности клеточной оболочки: Cas9 регулирует выработку липопротеина, влияющего на проницаемость мембраны.
«Мутантные бактерии более проницаемы для определённых химических веществ извне, — объясняет Дэвид Вайс, ведущий автор исследования. — Эта повышенная проницаемость также, по-видимому, заставляет их активнее "тревожить" иммунную систему при заражении клеток млекопитающих».
Мутантные по Cas9 бактерии, вероятно, чаще выделяют фрагменты своей ДНК, что служит сигналом тревоги для иммунных клеток. Это ключевая причина, по которой Cas9 необходим F. novicida для уклонения от иммунной системы млекопитающих (что было показано в статье в Nature в 2013 году).
Регуляторная роль Cas9 не ограничивается F. novicida. Команда Вайса обнаружила, что мутация Cas9 в бактерии Campylobacter jejuni (частый возбудитель гастроэнтерита) также приводит к повышенной проницаемости мембраны и снижению устойчивости к антибиотикам.
Эти данные дополняют недавние открытия, согласно которым Cas9 участвует в вирулентности (способности вызывать заболевание) у различных патогенных бактерий, включая Campylobacter и Neisseria meningitidis.