Впервые секвенированы геномы редкой бактерии, вызывающей агрессивный кариес

Кариес — самое распространенное хроническое заболевание у детей и взрослых. Он возникает, когда баланс между полезными и вредными бактериями в полости рта нарушается. Основной патоген, Streptococcus mutans, образует биопленку (зубной камень), ферментирует сахара в кислоту, которая деминерализует эмаль.

Однако существует второй, более редкий и агрессивный патоген — Streptococcus sobrinus. Он ускоряет развитие кариеса, но о нем мало что известно. Исследователи из Иллинойса под руководством профессора Пола Дженсена впервые полностью секвенировали геномы трех штаммов S. sobrinus.

S. sobrinus сложно культивировать в лаборатории, и он присутствует не у всех людей, поэтому ученые долгое время концентрировались на изучении более стабильного и распространенного S. mutans (его геном секвенировали в 2002 году).

"Хотя он редок, S. sobrinus производит кислоту быстрее и связан с наихудшими клиническими исходами, особенно у детей, — отмечает Дженсен. — Если S. sobrinus присутствует вместе с S. mutans, возникает риск агрессивного кариеса. Это указывает на какую-то форму коммуникации или синергии между ними, которую мы пока не понимаем".

Теперь, имея полные геномы, команда строит компьютерные модели, чтобы понять взаимодействие бактерий и причину столь мощного разрушительного эффекта их комбинации.

Уже подтверждено, что у S. sobrinus отсутствуют полные пути для чувства кворума — способности бактерий ощущать и реагировать на соседние клетки, что в итоге ведет к их размножению.

S. mutans для этого использует пептидные сигналы. Когда их количество достигает порога, бактерии атакуют, вызывая дисбаланс микрофлоры и быстрое образование кариеса.

"У S. sobrinus нет полной системы для этого, — говорит Дженсен. — Нам очень интересно исследовать этот вопрос дальше и выяснить, что именно отсутствует и почему".

Примечательно, что полное секвенирование генома S. sobrinus выполнили студенты-бакалавры и магистры одногодичной программы Master of Engineering (M.Eng.), а не аспиранты, которые обычно ведут такие исследования годами.

"Для области изучения S. sobrinus это новаторская работа, так как ей не хватало информации, — сказал Дженсен. — Удивительно, что в 2018 году у нас был целый вид болезнетворных бактерий без полного секвенированного генома. Однако амбициозная команда студентов завершила секвенирование за год".

Майя Сейлс (бакалавр) собрала геномы двух видов S. sobrinus и собрала компьютер для этой работы. Уилл Герберт (бакалавр) занимался аннотацией генов в цепочках длиной примерно 2 миллиона нуклеотидов (A, C, G, T). В проекте также участвовали магистры: Ютин Ду, Амита Сандур и Нааман Стэнли.

Данные секвенирования загружены в публичную базу данных GenBank, чтобы ученые по всему миру получили доступ к геномной информации S. sobrinus. Работа опубликована в журнале Microbial Resource Announcements.