Расшифровка генома ботулизма: как бактерия приобрела смертельное оружие

Ученые из Института исследований пищевых продуктов (IFR) провели анализ генома Clostridium botulinum, чтобы получить новую информацию о генах токсина, вызывающего ботулизм.

Ботулинический нейротоксин — самый сильный из известных. Смертельной может быть доза, составляющая всего 1/1000 веса крупинки соли. В новом исследовании ученые изучили, как бактерия приобрела гены этого токсина.

Генетическое разнообразие и происхождение токсина

Существует семь различных, но схожих типов ботулинического нейротоксина, продуцируемых разными штаммами C. botulinum. Доктор Энди Картер сравнил геномные последовательности пяти штаммов, производящих один и тот же подтип нейротоксина.

Ключевой вывод: все пять штаммов были поразительно похожи в области генома, содержащей ген токсина. Это указывает на то, что бактерии получили этот кластер генов в результате единичного события горизонтального переноса генов в прошлом.

"Горячая точка" в геноме

Углубленный анализ выявил в той же области генома следы двух других генов, кодирующих иные типы нейротоксина. Эти фрагменты генов полностью не функциональны, но их расположение в том же месте, что и рабочий генный кластер, предполагает, что эта область может быть "горячей точкой" для встраивания чужеродной ДНК.

Дополнительным доказательством этой гипотезы стало открытие, что при встраивании кластера генов токсина был разрезан пополам другой ген, необходимый для репликации ДНК бактерии. Однако C. botulinum не погибла, потому что в импортированном сегменте ДНК содержалась собственная, неповрежденная версия этого разрезанного гена.

Это открытие проливает свет на механизм, с помощью которого C. botulinum впервые могла приобрести свое смертоносное оружие. Понимание этих процессов поможет в подготовке к появлению новых штаммов и, возможно, в будущем позволит "обезоружить" этого опасного противника.