Туберкулез, который вызывает микобактерия Mycobacterium tuberculosis, — одна из самых опасных и трудноизлечимых инфекционных болезней. Довольно неожиданно, что близкий родственник этого патогена обнаружен в морской губке, живущей у берегов Австралии. Авторы новой статьи изучили геном описанной ими M. spongiae и заразили ей лабораторных мышей, чтобы оценить патогенный потенциал новой бактерии.
Среди опасных и распространенных инфекционных болезней выделяется туберкулез, который вызывают родственные микобактерии из комплекса Mycobacterium tuberculosis (прежде всего сама M. tuberculosis). Известные также как палочки Коха, бактерии паразитируют внутри клеток человека и некоторых животных, вызывая затяжную и плохо поддающуюся лечению инфекцию. Ежегодно от последствий туберкулеза умирают около 1,5 миллиона человек, причем болезнь преследует людей уже несколько тысяч лет.
Лечение туберкулеза вызывает большие проблемы из-за особенностей M. tuberculosis — устойчивости к антибиотикам и другим химическим препаратам, перехода в покоящееся состояние, отсутствия плазмид и так далее. Поэтому для успешной борьбы с болезнью важно понять, что сделало микобактерию такой уникальной и как в прошлом шла ее эволюция.
У M. tuberculosis есть ряд ближайших родственников — микобактерии, инфицирующие коров, коз, других животных и иногда также человека. Одна из них — M. leprae — вызывает такое пугающее заболевание, как проказа. Бактерии объединяет очень похожий (местами идентичный) геном и паразитический образ жизни. Однако другие представители того же рода, напротив, безобидны и живут в окружающей среде, заметно отличаясь от палочки Коха геномами.
Ценным дополнением к «родословной» микобактерий стал новый вид, который описан в журнале PLOS Pathogens. Mycobacterium spongiae обнаружили внутри морской губки Fascaplysinopsis reticulata, найденной у берегов Австралии (Большой Барьерный риф). С одной стороны, бактерия обитает в максимально непохожей на организм человека среде, с другой — ее геном на 80 процентов совпадает с геномом M. tuberculosis. Выходит, открытый микроорганизм — ближайший родственник вредоносных бактерий, который ведет совсем другой образ жизни.
Поэтому микобактерия из губки вполне может оказаться «переходных звеном», которое поможет понять, как эти микробы переключились с жизни в окружающей среде на специализированный паразитизм.
Биологи сравнили выделенный ими штамм FSD4b-SM и бактерии патогенного комплекса, изучив их геном, набор белков и липидов. Оказалось, что бактерия из губки чрезвычайно медленно делится даже на фоне других микобактерий — для удвоения числа клеток в колонии требуется примерно 64 дня. Оптимальная температура среды ее культивирования составила 28 градусов. При этом M. spongiae имеет стандартную для этой группы палочковидную форму при длине два микрометра и толщине 0,4 микрометра.
Далее авторы оценили способность бактерии заражать лабораторных мышей. После введения через нос M. spongiae смогла поселиться в легких грызунов и прожила там 56 дней, однако каких-либо признаков болезни у них не возникло. Довольно неожиданно, если учесть почти полное совпадение отвечающих за инфекцию последовательностей ДНК у M. spongiae и патогенных микобактерий. Ученые надеются, что выделенный ими штамм поможет с получением вакцины от туберкулеза. В частности, послужит генетическим «донором»: вероятно, ее ДНК сможет улучшить широко используемый для получения вакцины БЦЖ ослабленный штамм бычьей туберкулезной палочки (Mycobacterium bovis).