Биологи прочитали геном кишечной палочки из желчного камня мумии итальянского аристократа

George Long et al. / Communications Biology, 2022

Молекулярные биологи секвенировали ДНК кишечной палочки из образца желчного камня, извлеченного из мумии итальянского аристократа XVI века, который страдал хроническим холециститом. Прочитанный геном состоял из одной хромосомы из 4446 генов и двух предполагаемых плазмид из 34 и 19 генов. Ученые отметили, что исследованная кишечная палочка, видимо, была условно-патогенной бактерией, которая получила «молекулярный гарпун» от клебсиеллы. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Communications Biology.

Исследования человеческих останков на наличие древних патогенов в основном ограничиваются исторически значимыми возбудителями, например, чумной палочкой (Yersinia pestis), палочкой Коха (Mycobacterium tuberculosis) или вирусом натуральной оспы (Variola virus). Гораздо меньше внимания уделяется другим микроорганизмам, в частности, кишечной палочке (Escherichia coli) — виду грамотрицательных палочковидных бактерий, которые обычно встречаются в нижних отделах кишечника теплокровных организмов (в воду, почву или на пищевые продукты они попадают в результате фекального загрязнения). Впервые этих микробов описал немецкий педиатр и бактериолог Теодор Эшерих (Theodor Escherich), в честь которого впоследствии и был назван род этих бактерий.

Большинство штаммов E. coli — непатогенные и выступают представителями нормального микробиоценоза кишечника. В некоторых случаях эшерихии могут проникать в другие ниши, например, в желчные пути, мочеполовую систему или органы дыхания, что порой приводит к развитию гнойно-воспалительных процессов, особенно при иммунодефиците (тогда речь идет об условно-патогенных бактериях). Кроме того, среди эшерихий выделяются и патогенные бактерии, способные вызывать острые кишечные или внекишечные заболевания. К возбудителям последних относятся уропатогенные эшерихии, эшерихии, вызывающие менингит новорожденных, или бактерии, ассоциированные с сепсисом.

Группа ученых из Австралии, Италии, Канады и Франции под руководством Хендрика Пойнара (Hendrik Poinar) исследовала мумию итальянского аристократа Джовани д’Авалоса, которую обнаружили в 1983 году в неаполитанском монастырском комплексе Сан-Доменико-Маджоре. Этот человек умер в 1586 году в возрасте 48 лет. Палеопатологическое и гистологическое исследование мумии позволило ученым предположить, что д’Авалос страдал хроническим холециститом (воспалением желчного пузыря). На это, в частности, указали желчные камни, синусы Рокитанского — Ашоффа и утолщение стенки желчного пузыря. К образованию камней в желчном пузыре, по данным ученым, могут приводить бактериальные инфекции, вызванные кишечной палочкой, бактероидами (Bacteroides spp.) и клостридиями (Clostridium spp.).

Молекулярные биологи решили прочитать древнюю ДНК из образцов желчного камня, чтобы выяснить, какая бактериальная инфекция привела к развитию холецистита. В результате им удалось секвенировать ДНК кишечной палочки. Ее геном включал одну хромосому из 4446 генов и две предполагаемые плазмиды из 34 и 19 генов. Метод главных компонент показал, что прочитанный бактериальный геном принадлежит к филогруппе A (подгруппа A0). Другие исторические штаммы, относящиеся к 1800-м годам, также находятся в этой филогруппе. По данным исследователей, кишечная палочка из мумии относится к редкой группе штаммов ST4995.

Чтобы оценить вирулентность прочитанного генома, ученые провели исследование с использованием модели сепсиса на мышах. Они ввели животным бактерии штамма ATCC11229 (генетически близкий к исследованному геному) и штамма CFTT073, принадлежащего к филогруппе B2. В результате первый штамм не убил ни одну из мышей, в то время как второй — всех. Ученые также отметили, что в геноме кишечной палочки из итальянской мумии они обнаружили «молекулярный гарпун» — систему секреции VI типа T6SS, которую E. coli, видимо, получили в результате недавнего горизонтального переноса (узнать об этом процессе можно в материале «Поверх барьеров») от клебсиеллы Klebsiella aerogenes. Кроме того, биологи не обнаружили в геноме специфических генов патогенности или приобретенной устойчивости к антибиотикам.

Ранее на N + 1 рассказывали, что израильские ученые получили штамм кишечной палочки, способный к автотрофному питанию, а шведские биологи обнаружили, что E. coli может подавлять развитие некоторых опухолей.

Михаил Подрезов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.