Биология

Прочитан геном возбудителя новой клещевой инфекции

NIAID/Flickr

Биологи расшифровали геном возбудителя инфекции, похожей на клещевой энцефалит и описанной Институтом эпидемиологии Роспотребнадзора. Оказалось, что вызывает ее живущая в организме клещей бактерия Borrelia miyamotoi, которую раньше не считали опасной для людей. Работа, которая поможет в изучении пути передачи и развития патогена, опубликована в BMC Genomics.

Среди живущих в кишечнике и слюнных железах клещей бактерий рода Borrelia более всего известен вид Borrelia burgdorferi sensu lato, возбудитель болезни Лайма. Клещи нередко заражают людей и другими бактериальными инфекциями, например возвратными лихорадками или описанной Роспотребнадзором инфекцией, которая иногда может протекать бессимптомно. Хотя все эти заболевания лечатся антибиотиками (в отличие от вирусного энцефалита), их трудно отличить от ОРВИ или гриппа, а порой они даже начинаются бессимптомно. Но в ряде случаев болезнь сопровождалась лихорадкой и даже тяжелыми повреждениями внутренних органов (включая мозг). Для диагностики требуются тест-системы, которые распознают ДНК бактерии или антител, которые иммунитет пациента выработал для защиты от конкретной инфекции. В создании такой тест-системы и понадобятся знания о геноме патогенной бактерии.

Всего с 2011 года эпидемиологи выявили в России более 400 случаев заболевания, которое они назвали «иксодовый клещевой боррелиоз, вызванный B. miyamotoi» (ИКБ-БM). Также оно встречалось в США, Японии, Нидерландах, Германии, Дании и Швеции. Кроме людей, инфицированы могут быть грызуны во всех этих странах. Исследователи считают, что Borrelia miyamotoi живут на распространенных повсеместно иксодовых клещах и на самом деле заражения происходят гораздо чаще. Далеко не все случаи удается обнаружить: диагностические системы для выявления этой инфекции разработаны в ЦНИИ эпидемиологии в ходе этого проекта и они только начинают применяться в больницах.

Исследователи уже расшифровали полные геномы нескольких штаммов бактерии, выявленных в клещах и в грызунах, и 10 штаммов, найденных у зараженных людей. Выделенный у пациента в Ижевске в 2016 году штамм Izh-4 первым в этом ряду изучен с особой тщательностью. Сложность заключалась в том, что у бактерий рода Borrelia количество и генетический код плазмид (небольших кольцевых хромосом) могут быть разными даже внутри одного вида. Ученые связывают это с географической широтой распространения этих бактерий: они живут в изолированных популяциях клещей в разных странах и эволюционируют обособленно. Из-за этого набор плазмид у уральских бактерий может сильно отличаться от японского и даже от удмуртского.

Чтобы получить максимально точные данные о плазмидной ДНК штамма Izh-4, ученые выделили материал примерно из 100 миллиардов бактерий и «прочитали» его с помощью четырех разных методов, два из которых расшифровывают длинные фрагменты ДНК, а два — короткие. Если представить геном B. miyamotoi как текст из 1 400 000 букв, то «короткие прочтения» обеспечивают отсутствие опечаток, а «длинные» — правильное расположение абзацев и предложений на страницах. Сборка полного генома и изучение его характеристик заняли около двух лет.

Эпидемиологи установили, что ДНК штамма Izh-4 находится в клетке в виде одной линейной хромосомы, 12 линейных и двух кольцевых плазмид и включает 1362 гена, в том числе 103 испорченных «псевдогена». Состав генов на единственной хромосоме обычен для B. miyamotoi — это базовый набор, нужный для жизнеобеспечения клетки. Среди плазмид нашлось несколько ранее не встречавшихся ни у одной боррелии. Больше всего внимания исследователи уделили плазмидам, гены которых кодируют так называемые основные вариабельные белки (Variable major proteins, VMPs).

Анализ впервые показал, что у B. miyamotoi представлены пять разных антигенных типов таких белков, некоторые из которых могут существовать в десятке вариантов. Бактерия использует это разнообразие, чтобы «убежать» от иммунной системы инфицированного человека или животного: как только организм начинает распознавать патоген по одной разновидности белков, в плазмидах бактерии включаются другие гены. Потому боррелии так часто вызывают возвратные лихорадки: они постоянно меняют облик и новые приступы начинаются прежде, чем антитела или иммунные клетки находят возбудителя.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.