Єдина мутація зробила африканську сальмонелу смертельно небезпечною

Ірландські та британські біологи з'ясували, що поширений в Африці серотип бактерії став дуже небезпечним через мутацію одного нуклеотиду. Як повідомляється в мутація призвела до посиленого вироблення бактеріальної протеази pgtE, яка розщеплює захисні білки крові і дозволяє сальмонелі виживати в людському організмі.

Небрюшнотифозна сальмонела вважається однією з основних причин діареї в усьому світі. У більшості випадків хвороба протікає легко, але іноді вона становить загрозу для життя. Один з таких прикладів - клітинна лінія, серотип Typhimurium ST313. Ця бактерія є причиною епідемій у Тропічній Африці і щорічно від неї помирає 390 тисяч осіб. Найчастіше це діти молодше п'яти років і люди, ослаблені малярією або ВІЛ.

Вчені під керівництвом професора Джея Хінтона (Jay Hinton) з Ліверпульського університету вирішили з'ясувати, що робить цей штам таким небезпечним. Для цього вони порівняли однонуклеотидні мутації (або знипи, від англійського Single nucleotide polymorphism, SNP) біля штаму ST313 і набагато менш небезпечного різновиду сальмонели. Typhimurium ST19. Вчені знайшли більше тисячі сніпів і, врешті-решт відібрали одну мутацію-кандидата. Вона була розташована в ділянці геному, що кодує протеазу pgtE. Цей білок розщеплює антимікробні білки системи комплемента, які постійно присутні в людській крові. Система являє собою білковий комплекс, що складається приблизно з 20 компонентів, велика частина яких приводиться в дію або чужорідним мікрорганізмом, або в результаті імунної відповіді.

Вчені з'ясували, що в результаті мутації експресія гена в штамі сальмонели ST313 посилюється в 11 разів. Вони перевірили цей результат зворотними мутаціями - спочатку замінили нуклеотид в ДНК ST313 на нуклеотид з контрольного штаму ST19, і тоді експресія в 10 разів впала. А потім у геном штаму ST19 внесли мутацію «підвищеної вірулентності». Експресія гена протеази знову зросла.

Після цього дослідники перевірили дію ферменту PgtE на плазму крові і з'ясували, що бактеріальна протеаза розщеплює фактор В - один з білків системи компліменту. Також PgtE перешкоджає зв'язуванню з бактеріальною мембраною білкового комплексу С3 - одного з найважливіших компонентів захисної системи крові. Тим самим протеаза дозволяє мікроорганізмам штаму ST313 залишатися в живих і продовжувати циркулювати в крові.

Нещодавно дослідники показали, що бактерія стала причиною масової загибелі індіанців Центральної Америки в XVI столітті, незабаром після появи іспанців. Автори супутньої статті вважають, що збудника хвороби європейці могли привезти з собою.