Світ наповнений крихітними істотами, які знаходять нас чудовими. Бактерії та віруси – очевидні погані хлопці, рушійні сили смертельних глобальних пандемій та набридливих інфекцій. Але патогени, з якими нам ще не доводилося так багато зважати, — це грибки.
Патогенні гриби (Candida, Aspergillus, Cryptococcus та інші) є сумнозвісними вбивцями людей з ослабленим імунітетом. Але здебільшого здоровим людям не доводиться турбуватися про них, а переважна більшість потенційно патогенних грибків на планеті погано переносять спеку нашого тіла. Але все це може скоро змінитися.
Нове дослідження, проведене Медичною школою Університету Дьюка, показало, що підвищені температури змушують патогенний грибок, відомий як Cryptococcus deneoformans, перетворювати свої адаптивні реакції на перевантаження. Це збільшує кількість генетичних змін, деякі з яких імовірно можуть призвести до більш високої термостійкості, а інші, можливо, до більшого хвороботворного потенціалу. переміщатися всередині грибкової ДНК, що призводить до змін у тому, як його гени використовуються та регулюються. Висновки з’явилися 20 січня у Proceedings of the National Academy of Sciences .
«Ці мобільні елементи, ймовірно, сприяють адаптації у навколишньому середовищі та під час інфекції», – сказала доктор наук Асія Гуса, науковий співробітник. молекулярної генетики та мікробіології у Медичній школі Дьюка. «Це може статися ще швидше, тому що тепловий стрес прискорює кількість мутацій, що відбуваються».
Це може насторожити глядачів нового серіалу HBO «Останні з нас», де пекельний пейзаж-антиутопія викликаний адаптованим до тепла грибком, який захоплює людей і перетворює їх на зомбі. «Це саме те, про що я говорю – мінус частина зомбі!» — сказав Гуса, який щойно подивився перший епізод і приєднається до факультету Дьюка як доцент наприкінці цього року.
«Це не інфекційні захворювання в інфекційному сенсі, ми не передаємо один одному грибки», — сказав Гуса. . «Але суперечки перебувають у повітрі. Ми постійно вдихаємо суперечки грибів, і наша імунна система здатна боротися з ними».
Суперечки грибів, як правило, більші за віруси, тому наявних у вас запасів масок для обличчя від Covid, ймовірно, буде достатньо, щоб зупинити їх. Це, і тепло твого тіла, на даний момент.
«Грибкові захворювання зростають, переважно через збільшення числа людей з ослабленою імунною системою або супутніми захворюваннями», — сказав Гуса. Але водночас патогенні гриби можуть адаптуватися і до вищих температур.
Працюючи в лабораторії професора Сью Джинкс-Робертсон, Гуса керував дослідженнями, присвяченими трьома мобільними елементами, які виявляли особливу активність при тепловому стресі у C. deneoformans. Але цей вид має ще 25 або більше мобільних елементів, які можуть мобілізуватися, сказала вона.
За словами Гуси, команда використала «довге читання» ДНК, щоб побачити зміни, які інакше могли бути втрачені. Комп’ютерний аналіз дозволив їм скласти карту транспозонів, а потім переглянути, як вони рухалися. «Тепер ми покращили інструменти, щоб побачити ці рухи, які раніше ховалися у наших сліпих зонах».
Тепловий стрес прискорив мутації. Після 800 поколінь зростання в лабораторному середовищі швидкість мутацій транспозонів була вп’ятеро вищою у грибів, вирощених за температури тіла (37 градусів), порівняно з грибами, вирощеними при 30 градусів.
Один з мобільних елементів, названий Т1, мав тенденцію вбудовуватися між генами, що кодують, що могло призводити до змін у способі контролю генів. Елемент під назвою Tcn12 часто потрапляв у послідовність гена, потенційно порушуючи функцію цього гена та, можливо, призводячи до лікарської стійкості. І третій вид, Cnl1, мав тенденцію приземлятися поблизу або всередині послідовностей теломер на кінцях хромосом, ефект, який, за словами Гуса, до кінця не вивчений.
Мобілізація мобільних елементів також, мабуть, більше зростала у грибів, що живуть на мишах, ніж у лабораторній культурі. “Ми побачили докази мобілізації всіх трьох мобільних елементів у геномі гриба всього за десять днів після зараження миші”, – сказав Гуса. Дослідники підозрюють, що додаткові проблеми виживання у тварин з імунними реакціями та іншими стресорами можуть призвести до того, що транспозони стануть ще активнішими.
“Це захоплююче дослідження, яке показує, як підвищення глобальної температури може вплинути на еволюцію грибів у непередбачуваних напрямках”, – сказав Артуро Касадевалл, доктор медичних наук, завідувач кафедри молекулярної мікробіології та імунології в Університеті Джона Хопкінса. «У міру того, як світ нагрівається, транспозони у ґрунтових грибах, таких як Cryptococcus neoformans, можуть стати більш мобільними та збільшити геномні зміни таким чином, щоб підвищити вірулентність та стійкість до ліків. Ще один привід для занепокоєння через глобальне потепління!»
Роботі Гуси допомогла співпраця з лабораторіями Duke, які також вивчають гриби, лабораторією Джозефа Хейтмана в медичній школі та лабораторією Пола Магвена в Trinity Arts’n’Sciences.
На наступному етапі цього дослідження будуть вивчені патогени від пацієнтів з рецидивною грибковою інфекцією. «Ми знаємо, що ці інфекції можуть зберігатися, а потім повертатися з потенційними генетичними змінами».
Гуса сказав, що настав час серйозно зайнятися патогенними грибками. «Такого роду спричинені стресом зміни можуть сприяти розвитку патогенних ознак у грибів як у навколишньому середовищі, так і під час інфекції. Вони можуть розвиватися швидше, ніж ми очікували.
