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.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение