Устойчивый штамм холеры защищает себя от сил изменений

Смертоносный штамм холерного вибриона (Vibrio cholerae), появившийся в Индонезии в 1961 году, продолжает широко распространяться, ежегодно унося тысячи жизней и поражая миллионы людей. Его устойчивость долгое время оставалась загадкой для учёных.

В исследовании, опубликованном в Nature, учёные из Техасского университета в Остине обнаружили, как этому опасному штамму удаётся сохраняться десятилетиями. Загадка заключалась в том, как этот штамм, ответственный за седьмую пандемию холеры, вытесняет другие патогенные варианты.

Команда выявила уникальную особенность иммунной системы бактерии, которая защищает её от ключевого драйвера эволюции — плазмид. Это небольшие структуры ДНК, которые могут инфицировать бактерию, изменяя её ДНК, расходуя энергию и вызывая невыгодные мутации.

«Этот компонент иммунной системы уникален для данного штамма и, вероятно, дал ему исключительное преимущество перед другими линиями V. cholerae», — сказал Джек Браво, ведущий автор исследования.

С помощью лабораторного анализа и криоэлектронной микроскопии учёные идентифицировали уникальную двухкомпонентную систему защиты. Она уничтожает плазмиды, тем самым защищая и сохраняя бактериальный штамм.

По оценкам ВОЗ, холерой ежегодно заражается от 1,3 до 4 миллионов человек, умирает от 21 000 до 143 000. Бактерия распространяется через загрязнённую воду, пищу или контакт с жидкостями инфицированного человека.

Хотя вакцина существует, защита от тяжёлых симптомов снижается уже через три месяца. Исследователи считают, что их открытие открывает новый путь для разработки лекарств.

«Эта уникальная система защиты может быть мишенью для лечения или профилактики. Если мы удалим эту защиту, бактерия станет уязвимой, или если мы сможем направить её собственную иммунную систему против неё самой, это будет эффективный способ её уничтожить», — сказал Дэвид Тейлор, соавтор работы.

Система защиты состоит из двух частей. Один белок с высокой точностью нацеливается на ДНК плазмид, а дополнительный фермент разрывает эту ДНК, раскручивая двойную спираль в противоположных направлениях.

Исследователи отметили, что эта система также похожа на некоторые CRISPR-Cascade комплексы, основанные на бактериальных иммунных системах. Открытие CRISPR в своё время произвело революцию в технологиях редактирования генов.

В работе также участвовали Делиса А. Рамос, Родриго Фрегосо Окампо и Кейден Ингрэм из Техасского университета.