Устойчивость к антибиотикам из случайных последовательностей ДНК

Шведские и американские исследователи показали, как новые гены, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, могут возникать из совершенно случайных последовательностей ДНК. Результаты опубликованы в журнале PLOS Genetics.

Устойчивость к антибиотикам — глобальная проблема. Чаще всего бактерии приобретают её, захватывая различные гены устойчивости от других бактерий. Эти гены кодируют белки (пептиды), которые обеспечивают резистентность, например, изменяя мишень антибиотика.

В лабораторном эксперименте учёные исследовали, можно ли создать ген устойчивости из случайных последовательностей ДНК. Для этого они сконструировали около миллиарда случайных последовательностей ДНК и поместили их на плазмиду в кишечной палочке E. coli. Эти последовательности экспрессировались в бактерии в виде коротких пептидов.

Шесть различных пептидов вызвали у бактерии устойчивость к колистину — антибиотику последнего резерва, который убивает бактерии, связываясь и разрушая их клеточную мембрану. Эти пептиды повышали экспрессию генов, участвующих в модификации клеточной мембраны бактерии. В результате антибиотик не мог связаться с мембраной и не снижал выживаемость бактерии.

«Мы показали, что случайные последовательности аминокислот могут давать новые функции, полезные для бактерии, такие как устойчивость к антибиотикам. Это говорит о том, что эволюция новых функций из случайных последовательностей ДНК не так редка, как считалось ранее», — говорит профессор Дэн И. Андерссон.

«Важный нерешённый вопрос — присутствуют ли эти новые гены в бактериях в природе или их можно наблюдать только в лабораторных экспериментах», — отмечает постдок Майкл Кнопп.