Исследование экспрессии генов проливает новый свет на африканскую сальмонеллу

Ученые из Ливерпульского университета продвинулись в понимании бактерий, вызывающих разрушительную эпидемию Salmonella, от которой ежегодно умирает около 400 000 человек в странах Африки к югу от Сахары.

Опубликовав в журнале PLOS Biology результаты пятилетней работы, исследователи из Института интегративной биологии завершили одно из крупнейших на сегодняшний день сравнительных исследований экспрессии генов бактерий.

Инвазивный нетифоидный сальмонеллез (iNTS) возникает, когда бактерии Salmonella, обычно вызывающие желудочно-кишечные заболевания, попадают в кровоток и распространяются по организму человека. Африканская эпидемия iNTS вызвана вариантом Salmonella Typhimurium (ST313), устойчивым к антибиотикам и поражающим людей с иммунной системой, ослабленной малярией или ВИЧ.

Хотя геномы африканской и глобальной S. Typhimurium идентичны на 95%, оставшиеся 5% сильно различаются. Ученым необходимо было выявить генетические изменения, влияющие на экспрессию генов и способные влиять на исход бактериальной инфекции у человека.

Для этого исследователи провели масштабное сравнительное транскриптомное исследование между летальной африканской сальмонеллой и распространенной «глобальной» версией, вызывающей гастроэнтерит.

Каждый из штаммов Salmonella выращивали 16 разными способами, моделирующими разные стадии процесса заражения человека. Также сальмонеллу выделяли из макрофагов мышей — иммунных клеток, которые бактерии используют для захвата хозяина во время инфекции.

Исследуя транскриптом африканской и глобальной S. Typhimurium в этих разных условиях, ученые обнаружили, что 677 генов и малых РНК экспрессировались по-разному у двух штаммов.

Параллельный протеомный подход выявил различия в экспрессии генов, которые привели к изменениям на уровне белков. Два эксперимента по проверке принципа раскрыли генетическую основу метаболического дефекта африканской сальмонеллы и обнаружили новую систему поддержания бактериальной плазмиды.

Чтобы исследователи по всему миру могли работать с новой информацией, данные представлены в удобном онлайн-инструменте — компендиуме экспрессии генов SalComD23580.

Это исследование выводит возможности транскриптомики для бактерий на новый уровень. Представленный «функциональный транскриптомный» подход применим к широкому кругу организмов. Аналитический конвейер и аспект ресурса данных для научного сообщества являются универсальными и могут вдохновить других на использование подобного подхода для решения своих исследовательских задач.