Расшифрован генетический код смертельно опасной мухи цеце
Исследователи, изучив геном мухи цеце, которая переносит болезни, выявили генетические адаптации, позволяющие ей обладать уникальной биологией и передавать заболевания как людям, так и животным.
Муха цеце распространяет паразитарные заболевания: африканский трипаносомоз человека (сонную болезнь) и нагану, поражающие людей и животных соответственно.
В странах Африки к югу от Сахары 70 миллионов человек в настоящее время находятся под угрозой смертельной инфекции. Африканский трипаносомоз человека входит в список забытых тропических болезней Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и с 2013 года стал целью для полной ликвидации. Понимание биологии мухи цеце и вмешательство в её способность передавать болезнь — важнейшая часть этой кампании.
Эта муха, распространяющая болезнь, выработала уникальные и необычные биологические механизмы для поиска и заражения жертв. Её развитая сенсорная система позволяет разным видам мухи цеце выслеживать потенциальных хозяев по запаху или с помощью зрения. Данное исследование представляет список генетических «деталей», ответственных за ключевые процессы, и открывает новые пути для разработки стратегий профилактики, чтобы сократить число смертей и случаев заболеваний, связанных с африканским трипаносомозом человека и другими болезнями, распространяемыми мухой цеце.
«Мухи цеце переносят потенциально смертельную болезнь и создают огромное экономическое бремя для стран, которые меньше всего могут это себе позволить, вынуждая фермеров разводить менее продуктивный, но более устойчивый к трипаносомам скот», — говорит соавтор исследования доктор Мэттью Берриман из Института Сэнгера. — «Наше исследование ускорит работу, направленную на использование необычной биологии мухи цеце. Чем лучше мы понимаем, тем больше способны выявить её слабые стороны и использовать их для борьбы с мухой цеце в регионах, где африканский трипаносомоз человека является эндемичным».
Команда из 146 учёных из 78 исследовательских институтов в 18 странах проанализировала геном мухи цеце и её 12 000 генов, контролирующих активность белков. Проект, на завершение которого ушло 10 лет, предоставит научному сообществу, изучающему муху цеце, свободно доступный ресурс, который ускорит разработку улучшенных стратегий контроля над этим насекомым в этой малоизученной области.
Муха цеце родственна плодовой мушке — излюбленному объекту биологов более 100 лет, — но её геном вдвое больше. В геноме содержатся гены, ответственные за её необычную биологию. Репродуктивная биология мухи цеце особенно нестандартна: в отличие от большинства насекомых, откладывающих яйца, она рождает живых детёнышей, которые развились до крупных размеров, питаясь через специализированные железы матери.
Исследователи обнаружили набор зрительных и обонятельных белков, которые, по-видимому, управляют ключевыми поведенческими реакциями мухи, такими как поиск хозяев или партнёров. Они также выявили ген фоторецептора rh5, недостающее звено, объясняющее привлекательность сине-чёрных цветов для мухи цеце. Это поведение уже широко используется для разработки ловушек с целью сокращения распространения болезни.
«Хотя африканский трипаносомоз человека поражает тысячи людей в Африке к югу от Сахары, отсутствие полногеномной карты биологии мухи цеце было серьёзным препятствием для выявления её уязвимостей», — говорит соавтор исследования доктор Серап Акcой из Йельского университета. — «Это сообщество исследователей из Африки, Европы, Северной Америки и Азии создало ценный исследовательский инструмент для борьбы с разрушительным распространением сонной болезни».
Мухи цеце обладают арсеналом молекул слюны, необходимых для питания кровью. Команда обнаружила одно семейство генов — tsal-гены, — которые особенно активны в слюнных железах мухи цеце. Это позволяет мухе цеце противодействовать защитным реакциям хозяина, чтобы продолжить питание кровью. Это открытие и несколько других подробно исследуются в восьми научных статьях, сопровождающих публикацию генома мухи цеце в журнале Science.
«Эта информация будет очень полезна для разработки новых инструментов, которые могут сократить или даже искоренить популяции мух цеце», — говорит доктор Джон Ридер, директор Специальной программы по исследованиям и подготовке кадров в области тропических болезней ВОЗ. — «Африканская сонная болезнь мало изучена, и мы были очень рады помочь объединить столько исследовательских групп для совместной работы с одной общей целью — ликвидацией этой смертельной болезни».