Более 30 лет ученые предполагали, что гены устойчивости на самом деле происходят от микроорганизмов, продуцирующих антибиотик. Но даже при том, что это была гипотеза, ученые не смогли найти прямых доказательств этого переноса.Теперь исследование, проведенное в Центре биологической устойчивости Фонда Ново Нордиск — DTU Biosustain — при Техническом университете Дании, впервые показывает, что гены устойчивости к антибиотикам происходят из того же места, что и соединения антибиотиков, то есть из группы почвенных бактерий. называется актинобактериями.Исследование опубликовано в Nature Communications.
Более трех четвертей всех нынешних антибиотиков, используемых для лечения инфекций человека, производятся актинобактериями, которые в то же время несут гены устойчивости к антибиотикам.В этих экспериментах исследователи неожиданно обнаружили, что многие гены устойчивости у болезнетворных микробов (грамотрицательные патогены) очень похожи на гены устойчивости, обнаруженные у актинобактерий.
Особенно в одном случае гены были идентичны на 100%.«Предполагалось, что патогены могут получать гены устойчивости от актинобактерий в течение полувека. Итак, теперь, когда мы находим 100% идентичные гены, мы находим дымящееся ружье», — говорит постдок Синлин Цзян из DTU Biosustain.
Грамотрицательные патогены составляют большую группу разных видов; среди других псевдомонад, которые могут вызывать инфекции легких и мочевыводящих путей.Сначала было сложно представить, как патогены могут приобретать гены актинобактерий, ведь они такие разные и никак не связаны друг с другом. Но, исследуя последовательность ДНК вокруг генов устойчивости, команда выяснила, как передача генов устойчивости происходила с помощью нового механизма, названного «перенос», где патоген в основном имеет примитивную форму «пола» с Actinobacterium и принимает его гены устойчивости после его смерти.Этот перенос генов путем переноса в принципе может происходить там, где патогены вступают в контакт с актинобактериями, например, на животноводческой ферме или в почве, загрязненной необработанными больничными отходами.
Таким образом, возбудитель может стать устойчивым и поставить под угрозу жизнь людей в следующем раунде заражения.Понимание происхождения, следовательно, является ключом к противодействию распространению устойчивости к антибиотикам, — объясняет старший научный сотрудник Тильманн Вебер из DTU Biosustain:«Мы не можем остановить этот перенос генов, но когда вы знаете, какие гены устойчивости могут иметь патогены, вы можете персонализировать лечение антибиотиками. Кроме того, обладая этими знаниями, вы можете попытаться разработать новые антибиотики с другими свойствами, которых не обладают патогены. есть защита от. "Бактериальный половой акт раскрывает механизм:
Проследив за переносом ДНК, ученые впервые продемонстрировали неизвестный механизм, называемый переносом, при котором патогены могут захватывать гены у далеких родственных бактерий с помощью механизма переноса. Вот как, вкратце, работает процесс переноса:1. Грамотрицательный патоген вводит свою ДНК в актинобактерии. Грамотрицательные бактерии от природы обладают способностью, называемой конъюгацией, с помощью которой бактериальные клетки могут вводить свою собственную ДНК в другие бактериальные клетки.
Его называют бактериальным эквивалентом пола, потому что он обычно используется для обмена генной информацией между грамотрицательными бактериями. Но иногда грамотрицательные бактерии также могут использовать этот механизм для введения ДНК в более родственные грамположительные бактерии, такие как актинобактерии.2. Внутри актинобактерий введенная ДНК рекомбинирует с ДНК хозяина, содержащей гены устойчивости. После смерти Actinobacterium рекомбинантная ДНК выделяется в окружающую среду.
3. Наконец, введенная ДНК может действовать как «склеивающая ДНК» и опосредовать обратное поглощение гена устойчивости патогенами посредством явления, называемого естественной трансформацией.