'Гипермутаторы' заставляют патогенные грибы эволюционировать быстрее

Хотя мутации часто имеют негативные последствия, в некоторых ситуациях они могут стать источником силы для микроорганизмов, позволяя им инфицировать новых хозяев и избегать уничтожения лекарствами.

Исследователи из Университета Дьюка, в исследовании, опубликованном 26 сентября в eLife, показали, что линии патогенного гриба Cryptococcus deuterogattii содержат специфическую мутацию в ДНК, которая повышает их скорость мутирования. Эти так называемые «гипермутаторы» быстро развивают устойчивость к противогрибковым препаратам FK506 и рапамицину.

«Если бы не было мутаций, не было бы сырого генетического материала, на который могли бы действовать эволюция и отбор», — сказал Джозеф Хейтман, старший автор исследования. «Эти гипермутаторы, вероятно, встречаются гораздо чаще, чем мы думаем, особенно среди патогенных грибов».

Cryptococcus deuterogattii — это редкий, но потенциально смертельный гриб, который с начала 2000-х годов закрепился на северо-западе Тихого океана и острове Ванкувер. Он вызывает тяжелые легочные и инфекции центральной нервной системы и может быть смертельным.

Блейк Биллмайр, ведущий автор исследования, секвенировал полный геном трех различных штаммов C. deuterogattii и обнаружил, что у всех трех изолятов отсутствует один нуклеотид ДНК в гене MSH2. Этот ген участвует в «репарации неспаренных оснований» — системе исправления ошибок, возникающих при репликации ДНК.

Интересно, что у людей мутации в MSH2 вызывают синдром Линча, который значительно повышает риск развития колоректального рака и других онкологических заболеваний.

Эксперименты показали, что в стандартных условиях штаммы гриба с мутацией в MSH2 и без нее росли с одинаковой скоростью. Однако при добавлении противогрибковых препаратов (рапамицин, FK506) гипермутаторные штаммы быстро захватывали почти все культуры, поскольку могли быстрее приобретать устойчивость к лекарствам.

Накопление мутаций позволило грибам выжить при лечении, но в процессе они потеряли большую часть своей вирулентности. Все три штамма с гипермутатором были значительно ослаблены по сравнению со штаммами, вызывающими вспышки. «Мы считаем, что это связано с тысячами мутаций, вызванных гипермутатором. Похоже, это вызывает мутационный коллапс», — сказал Хейтман.

Исследователи продолжают изучать, какой процент других клинических изолятов являются гипермутаторами. Полученные на данный момент данные указывают, что их может быть значительное количество.

«Недавние исследования показывают, что гипермутаторы могут присутствовать в популяциях бактерий, грибов и, возможно, даже высших эукариот. Вероятно, это довольно широко распространенное явление, и его важно учитывать, думая о том, как развивается устойчивость к противогрибковым препаратам», — сказал Биллмайр.