Гены в движении: Картирование путей горизонтального переноса генов
Распространение антибиотикорезистентных инфекций — насущная проблема здравоохранения. По данным ВОЗ, не менее 700 000 человек ежегодно умирают от таких инфекций.
Бактериальные патогены распространяют инфекции или устойчивость к лекарствам через процесс горизонтального переноса генов (ГПГ). Этот процесс позволяет бактериям приобретать новые признаки, обмениваясь генетическим материалом с другими видами, даже из разных доменов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Open Biology, представлен новый подход к изучению ГПГ. Метод позволяет идентифицировать донорские и реципиентные организмы, участвующие в переносе генов, включая мобилизацию как чужеродных, так и давно присутствующих «родных» генов между разными филумами.
Как работает метод?
Используя комбинацию вычислительных и статистических методов, учёные реконструировали «снимки» истории событий ГПГ между различными бактериальными таксонами. Эта информация позволила создать «сеть» событий ГПГ для визуализации таксонов, вовлечённых в перенос, и частоты этих событий.
Ключевые результаты:
- ГПГ подтверждён как широко распространённый и важный механизм эволюции, происходящий даже между отдалёнными филумами.
- В отличие от многих предыдущих исследований, фокусировавшихся на каталогизации чужеродных генов, новый подход устанавливает направление переноса и пары «донор-реципиент».
- Комбинация нескольких взаимодополняющих методов позволила преодолеть ограничения отдельных подходов.
- Построенная сеть переноса генов оказалась безмасштабной. Распределение степеней узлов (таксонов) аппроксимируется степенным законом, что означает свойство «малого мира».
Значение для науки и медицины:
Мобилизация генов и быстрое распространение признаков (например, устойчивости к антибиотикам) среди патогенов создают серьёзные проблемы для общественного здравоохранения. Понимание механизмов ГПГ и сети генетического обмена позволит:
- Лучше понять распространение антибиотикорезистентности.
- Разработать более эффективные стратегии борьбы с ней, сфокусировав внимание на ключевых «виновниках» — донорских и реципиентных организмах.
- Разработать новые подходы к контролю очагов инфекции и резистентности.
Это исследование открывает новые пути для изучения бактериальной эволюции и разработки решений проблем общественного здоровья.