Расшифрован полный геном черноногого клеща
Команда учёных под руководством Университета Мэриленда расшифровала первый полный, непрерывный геном паразита, ответственного за передачу болезни Лайма и других серьёзных инфекций сотням тысяч американцев ежегодно. На основе нового генома черноногого клеща (Ixodes scapularis) исследователи идентифицировали тысячи новых генов и белковых функций, включая белки, связанные с иммунитетом клеща, передачей болезней и стадиями развития.
Эта работа предоставляет ценную информацию для разработки мер противодействия различным клещевым заболеваниям, значительно превосходя предыдущие попытки секвенирования, которые давали лишь фрагментарные геномы с пробелами. Исследование опубликовано 19 января 2023 года в журнале Nature Genetics.
Черноногие клещи — основные переносчики ряда заболеваний, включая болезнь Лайма, которой ежегодно заражается около полумиллиона американцев. Однако многие аспекты их биологии остаются неизвестными.
Новый подход к секвенированию
Геном клеща состоит из более чем 2 миллиардов дискретных фрагментов ДНК. Предыдущие работы использовали множество незрелых клещей или лабораторные клеточные линии, что вносило ошибки и приводило к фрагментированным данным.
Чтобы преодолеть эти проблемы, команда объединила два метода для секвенирования генома одной особи:
- Метод, расшифровывающий весь геном целиком (полный, но «размытый»).
- Метод ПЦР для «усиления» небольших сегментов с целью их чёткого прочтения.
Результаты объединили, а затем использовали технику «Hi-C» для сборки длинных непрерывных последовательностей. Итогом стал высококачественный, непрерывный геном, завершённый на 98%.
Ключевые результаты
- Новый геном показал, что 40% предыдущих аннотаций для черноногого клеща, выполненных с помощью старых технологий, нуждаются в обновлении.
- Сравнение с геномами 51 дикого клеща подтвердило, что новая работа может служить референсом и выявило ранее нераспознанное генетическое разнообразие у клещей из разных регионов США.
- Анализ выявил тысячи новых генов и белков. Например, некоторые белки присутствовали только на определённых этапах жизненного цикла или во время кровяного питания.
- «Выключив» ген, кодирующий один из таких белков, учёные нарушили процесс питания и пищеварения клеща. Подобные подходы в будущем могут лечь в основу генной терапии или вакцин, прерывающих цикл передачи болезни.
- Дополнительным результатом стало описание более полного генома бактерии Rickettsia buchneri, вызывающей риккетсиоз.
Полученные геномные ресурсы находятся в открытом доступе в крупных базах данных и будут способствовать прогрессу в исследованиях клещей и разработке профилактических мер.