Как возникают высокоустойчивые штаммы грибов
Международная исследовательская группа расшифровала механизм, благодаря которому гриб Cryptococcus neoformans устойчив к специфическим противогрибковым препаратам. Это дрожжеподобный гриб, способный инфицировать человека. Для лечения существуют специфические препараты — антимикотики, но они работают не всегда — явление, аналогичное антибиотикорезистентности. Команда из Университета Дьюка (США) и Рурского университета в Бохуме (RUB) использовала генетические, биоинформатические и микробиологические методы, чтобы расшифровать механизм, лежащий в основе этой устойчивости. Они описывают его в журнале Nature Microbiology, опубликованном онлайн 2 августа 2022 года.
«Результаты крайне важны для борьбы с грибковыми инфекциями в клинической практике, ветеринарии и сельском хозяйстве», — говорит профессор Ульрих Кюк, старший профессор общей и молекулярной ботаники RUB.
Число грибковых инфекций растет
«В западном мире число людей со сниженной иммунной защитой увеличивается, поскольку продолжительность жизни быстро растет, а лечение иммунодепрессантами после трансплантации органов становится более распространенным, — объясняет Ульрих Кюк. — Это связано с увеличением числа грибковых инфекций».
Cryptococcus neoformans — один из наиболее значимых патогенных для человека грибов, ответственных за так называемый криптококкоз. Он вызывает острые инфекции у пациентов с ослабленным иммунитетом; уровень смертности может достигать 70%. Это связано с тем, что в больницах часто развиваются штаммы грибов, устойчивые к препаратам, что затрудняет лечение. До сих пор было неясно, какие клеточные и генетические механизмы приводят к этой устойчивости.
Однако было известно, что в резистентности играют роль так называемые транспозоны. Транспозоны — это «прыгающие гены», то есть сегменты ДНК, которые могут менять свое положение в геноме и таким образом влиять на функцию генов. Если транспозон встраивается в ген, критически важный для восприимчивости к препарату, может возникнуть устойчивость. Подвижность транспозонов контролируется регуляторными РНК, так называемыми малыми интерферирующими РНК, или siRNA.
Механизм РНК вызывает устойчивость
В своем текущем исследовании ученые обнаружили генные мутации в устойчивых изолятах, которые приводили к отключению контроля со стороны siRNA. Введя интактную копию гена, удалось восстановить siRNA-контроль; в результате исследователи смогли предотвратить «прыжки» транспозонов и пролить свет на причину устойчивости. Из-за своего малого размера сегменты генов, кодирующие siRNA, нелегко найти в геноме. Тиму Дальманну удалось локализовать их с помощью специальных биоинформатических анализов. Идентификация механизмов устойчивости позволит в будущем использовать их для лечения микозов у людей.