У бактерий нашли 76 новых генов антибиотикорезистентности

Карбапенемы — класс антибиотиков широкого спектра действия, часто применяемые против полирезистентных штаммов бактерий, на которые не действует ряд других препаратов. Тем не менее некоторые особенно агрессивные бактерии научились справляться и с карбапененами при помощи фермента B1 металло-?-лактамазы, который способен деградировать антибиотик. Гены, отвечающие за резистентность такого типа, бывает непросто обнаружить, поскольку зачастую они расположены на мобильных генетических элементах — последовательностях ДНК, способных перемещаться внутри генома. В новом исследовании ученые предложили подход к анализу ДНК бактерий, который эффективно предсказывает новые гены, кодирующие B1 металло-?-лактамазу.

В основе разработанного учеными алгоритма лежит использование так называемых скрытых марковских моделей. С их помощью алгоритм определил паттерны последовательности ДНК, исследуя уже известные гены устойчивости к карбапенемам. Затем, исследуя любую последовательность ДНК, алгоритм присваивал ей некоторую оценку — вероятность того, что в ней также закодирован ген B1 металло-?-лактамазы. Гены со значением выше порогового ученые считали потенциальными мишенями для дальнейших исследований.

Проанализировав более 10 000 геномов бактерий со всего мира, ученые выявили 76 ранее неизвестных генов-кандидатов. Чтобы проверить эффективность предсказания, часть из них авторы работы синтезировали и внедрили кишечной палочке Escherichia coli. Эксперимент показал, что из 21 гена 18 оказались работоспособными, — это указывает на высокую точность алгоритма предсказания. Таким образом, исследователи увеличили количество известных генов B1 металло-?-лактамазы более чем в два раза.

Результат своей работы авторы статьи называют «верхушкой айсберга», который показывает, как много существует до сих пор не изученных типов антибиотикорезистентности. В дальнейшем ученые также планируют разработать алгоритмы, позволяющие обнаружить гены устойчивости к другим типам антибиотиков. Зная больше о том, как бактерии противостоят лечению, мы сможем более эффективно справляться с полирезистентными бактериями, считают исследователи.

Статья с описанием результатов работы опубликована в журнале Microbiome.

Подробнее о том, откуда у бактерий берется и как распространяется устойчивость к антибиотикам, смотрите в рубрике «Чердака» «Знай наших!».