Новый механизм регуляции деления клеток у патогенной бактерии Klebsiella
Klebsiella pneumoniae — один из наиболее распространённых и опасных бактериальных патогенов человека, вызывающий инфекции желудочно-кишечного тракта, пневмонию, раневые инфекции и даже заражение крови.
Исследовательская группа из кластера передового опыта «Balance of the Microverse» Йенского университета (Германия) изучила молекулярную биологию бактерии с целью обнаружения терапевтически уязвимых мест. Учёные выявили важность небольшой некодирующей рибонуклеиновой кислоты (sRNA) для регуляции генов K. pneumoniae. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Klebsiella — проблемный патоген в клинике из-за высокой адаптивности, способности быстро размножаться и приобретать новые резистентности. При этом о регуляции генов у Klebsiella известно мало, особенно в сравнении с родственными видами, такими как E. coli или Salmonella», — говорит руководитель исследования д-р Катрин Фрёлих.
Учёные проанализировали транскриптом Klebsiella в поисках ранее неизвестных sRNA. Было обнаружено более 50 новых потенциальных регуляторов. Используя метод на основе высокопроизводительного секвенирования, исследователи определили партнёров по взаимодействию для всех этих sRNA.
Автономный контроль деления клеток
Особый интерес вызвала sRNA DinR. Выяснилось, что DinR продуцируется клеткой при повреждении ДНК. В этом состоянии DinR ингибирует образование FtsZ — структурного белка, критически важного для деления клетки.
Таким образом, DinR контролирует ранее неизвестный механизм, позволяющий бактериям прерывать деление клеток при дефектах в генетическом материале. Это даёт клетке время на репарацию повреждённого генома до его передачи следующему поколению — эволюционный механизм для получения максимально здорового потомства.
«Однако репарация ДНК подвержена ошибкам, и эта стрессовая ситуация приводит к более высокой частоте мутаций», — отмечает Фрёлих.
Эти изменения генетического материала могут также приводить к появлению новой антибиотикорезистентности или изменять устойчивость бактерий.
В будущем исследователи планируют изучить, как именно Klebsiella справляется с повреждениями ДНК и какую роль sRNA играют в высокой адаптивности этого вида, которая делает его всё более проблемным в клинических условиях. Эта работа способствует лучшему пониманию фундаментальных молекулярно-биологических процессов в Klebsiella, что может открыть пути для более целенаправленного лечения инфекций.