Моча человека часто считается стерильной, но в действительности это не совсем так – она служит домом для сообщества микроорганизмов, в основном безобидных. Однако иногда в ней оказываются бактерии, которые вызывают болезненные инфекции мочевыводящих путей, и одна из наиболее распространенных таких бактерий – Streptococcus agalactiae. Авторам нового исследования удалось выяснить, как ей удается выживать в не самой дружелюбной среде.
В моче здорового человека должно содержаться относительно низкое количество четырех азотистых оснований, составляющих код ДНК, которые распадаются на азотистые соединения и затем выводятся. Проведя секвенирование генома S. agalactiae, ученые обнаружили особый ген, который позволяет бактерии эксплуатировать присутствие разных соединений в моче для производства как минимум одного из этих оснований – гуанина. Похожие гены недавно были найдены у бактерии E. coli (кишечной палочки), которая также способна поражать мочеполовую систему человека.
Обычно в кишечнике или крови E. coli и Streptococcus поглощают определенные химические вещества, необходимые им для строительства ДНК, «заимствуя» при этом тот же гуанин из организма человека. Однако в мочевыводящих путях эти «строительные блоки» распадаются до мочевой кислоты, что усложняет задачу их обнаружения. Поэтому E. coli и Streptococcus приходится самим синтезировать химические основания, если они хотят расти и воспроизводиться.
В ходе исследования ученые попытались показать, насколько важен этот ген, известный как guaA: собрав штаммы Streptococcus у нескольких мышей, исследователи сравнили обычную бактерию, вызывающую инфекцию, с той, у которой не было гена guaA. Оказалось, что микробы, которые были не способны создавать собственный гуанин, не могли колонизировать мочевой пузырь мышей в равной степени. То же было верно и при использовании учеными синтетической мочи человека, что указывает на важность гена guaA для «захвата» бактерией мочевого пузыря, причем не только у мышей, но и у людей.
Когда исследователи добавили гуанин к моче, даже те штаммы бактерий, которые не имели собственных метаболических путей для создания гуанина, смогли выжить и размножиться – вероятно, это азотистое основание является важным ограничивающим фактором. В сравнении с E. coli Streptococcus продемонстрировал различия в способе контроля генов guaA, но полученные на выходе результаты оказались похожими у обеих бактерий, что открывает новые возможности в лечении инфекций мочевыводящих путей, которые в последние годы становятся все более антибиотикоустойчивыми. Существующие сегодня технологии, направленные на синтез гуанина в разных органах тела, уже помогли победить другие виды Streptococcus.
Фото: NaraPandora/Wikimedia/Creative CommonsЭто новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.