Исследование раскрывает генетику специфичности Salmonella к хозяину

Исследование под руководством учёных Пенсильванского университета показало, что небольшие вариации в кодирующей последовательности белков, связывающих Salmonella с клетками хозяина, могут определять тип животного, которое заражает конкретный штамм. Работа опубликована в Nature Communications.

Учёные использовали полногеномный поиск ассоциаций (GWAS), проанализировав частично секвенированные геномы различных штаммов Salmonella из обширной коллекции. Анализ выявил относительно большое количество однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), особенно в генах, кодирующих поверхностные белки бактерий или секретируемые факторы.

Исследователи сосредоточились на генах адгезинов — белков, играющих ключевую роль во взаимодействии бактерии и хозяина. Анализ 15 генов в 580 штаммах серовара Typhimurium показал высокую степень вариативности, признаки положительного отбора и сильную связь этой вариативности со специфичностью штаммов к хозяину.

В лабораторных экспериментах учёные детально изучили адгезивные свойства белка FimH, кодируемого геном fimH, который показал наибольшую вариативность (17 вариантов). Они выбрали один вариант, ассоциированный с образцами от людей, и другой — с образцами от крупного рогатого скота, и ввели их в Escherichia coli.

Несмотря на то, что единственным различием между двумя вариантами FimH была одна аминокислота, оказалось, что бычий вариант FimH действительно предпочтительно связывался со всеми клетками крупного рогатого скота по сравнению с человеческим вариантом. Избирательное изменение этой одной аминокислоты в штамме Salmonella, ассоциированном с человеком, эффективно снизило способность этого штамма связываться с человеческими клетками и увеличило его сродство к клеткам крупного рогатого скота.

Дальнейшие исследования, расширенные на другие серовары, выявили сходные закономерности вариативности FimH, специфичной к хозяину. Эксперименты in vitro с экспрессией различных вариантов FimH из нескольких сероваров в E. coli подтвердили чёткие видовые предпочтения связывания для многих вариантов, что согласовалось с результатами компьютерного анализа.

Учёные планируют провести аналогичные геномные ассоциативные исследования, чтобы определить генетические различия, которые могут отделять штамм Salmonella, вызывающий кратковременное желудочно-кишечное заболевание, от штамма, вызывающего серьёзное системное заболевание.