Грибковой патоген избавляется от системы РНК-интерференции и становится опаснее

Более десяти лет редкий, но потенциально смертельный грибок Cryptococcus deuterogatti обитает на северо-западе Тихого океана и острове Ванкувер. В отличие от своего родственника Cryptococcus neoformans, который в основном инфицирует пациентов с ослабленным иммунитетом, этот грибок стал причиной заболевания сотен в остальном здоровых людей.

Исследователи обнаружили, что патоген, становясь новым, более вирулентным видом, утратил более десятка различных генов. Удивительно, но большинство этих утраченных генов участвуют в РНК-интерференции (RNAi) — защитном механизме, используемом грибами и другими организмами для защиты целостности своих геномов. Исследование опубликовано 4 марта в PLOS Genetics.

Cryptococcus deuterogatti был в основном ограничен тропическим климатом до 1999 года, когда он появился на острове Ванкувер и начал распространяться по юго-западной Канаде, Вашингтону и Орегону. Этот новый грибковой патоген вызывает тяжелые легочные инфекции и инфекции центральной нервной системы и смертелен при отсутствии лечения.

Пять лет назад исследователи из лаборатории Хейтмана участвовали в международном консорциуме по секвенированию генома этого вида и обнаружили, что он утратил два гена, участвующих в RNAi — процессе, ранее считавшемся ключевым для его выживания.

Вооружившись этой информацией, Блейк Биллмайр предположил, что другие гены в этом утраченном наборе также могут функционировать в RNAi. Ученые сравнили геномы Cryptococcus deuterogatti с менее опасными родственниками, такими как Cryptococcus neoformans. Они обнаружили, что C. deuterogatti потерял 14 генов по сравнению с другими, менее патогенными видами.

Затем исследователи провели ряд генетических и молекулярных анализов, чтобы определить, играют ли какие-либо из этих утраченных генов роль в RNAi. Они мутировали каждый из генов в Cryptococcus neoformans (у которого полностью функционирует аппарат RNAi), чтобы проверить, необходимы ли эти гены для подавления грибами чужеродного генетического материала.

К удивлению ученых, 11 из 14 исследованных утраченных генов были вовлечены в процесс сайленсинга генов.

Хотя исследователи не знают, почему избавление от аппарата RNAi могло помочь Cryptococcus принять более смертоносную форму, у них есть некоторые идеи. Это может позволить грибам сосуществовать с вирусами-убийцами, которые вырабатывают мощные токсины для отравления конкурирующих организмов. Или это может позволить им накапливать мутации или даже дополнительные хромосомы для получения устойчивости к противогрибковым препаратам.

Это открытие может проложить путь для будущих исследований с использованием сравнительной геномики для выявления других наборов связанных генов. Исследователи предполагают, что после утраты одного гена в пути организм может оказаться на скользком эволюционном склоне, поскольку другие гены, которые больше не приносят пользы, быстро утрачиваются. Пока что описано лишь несколько других примеров такой общесистемной модели потери генов, называемой системными полиморфизмами.