Исследователи из INRA, CIRAD, CEA, Университета Монпелье, Чикагского и Вандербильтского университетов в США разработали инновационный метод анализа генома бактерии Wolbachia. Эта эндосимбиотическая бактерия заражает более 70% насекомых и способна влиять на передачу патогенов, таких как лихорадка денге или вирус Зика, насекомыми. Секвенировав и изучив всю ДНК, присутствующую в яичниках комаров Culex pipiens, исследователи впервые идентифицировали новый мобильный генетический элемент в этой бактерии. Это открытие открывает новые возможности для исследований, чтобы лучше понять взаимодействие между бактерией Wolbachia и ее комаром-хозяином, а также ее роль в передаче патогенов. Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, открывает возможности для биологического контроля переносимых насекомыми патогенов, что является серьезной проблемой общественного здравоохранения.
Заболеваемость и риски, связанные с патогенами, переносимыми комарами, такими как паразит Plasmodium faliciparum (возбудитель малярии) и вирусами, включая лихорадку денге, Зика, чикунгунья, лихорадку Западного Нила и Рифт-Валли, растут во всем мире. мир. Использование инсектицидов является наиболее распространенным методом борьбы с популяциями комаров, но устойчивость к различным типам пестицидов, используемых в настоящее время, широко распространена. В связи с этим во всем мире разрабатываются новые средства контроля передачи патогенов в естественных популяциях комаров, основанные на использовании их бактерий, таких как Wolbachia..
Эндосимбиотическая бактерия Wolbachia, которая обнаружена более чем у 70% насекомых, способна изменять их размножение и снижать передачу патогенов у многих видов комаров (например, Aedes aegypti и Anopheles gambiae). В настоящее время он используется в ряде крупных программ борьбы с биологическими переносчиками, таких как глобальная программа «Ликвидация денге». Однако молекулярные механизмы, участвующие во взаимодействии между Wolbachia, насекомым и патогеном, до сих пор плохо изучены.
Инновационный метод анализа генома вольбахии, разработанный на индивидуальном уровне
С целью лучшего понимания роли эндосимбиотической бактерии в передаче патогенов и анализа основных молекулярных механизмов международная группа ученых из INRA, CIRAD, CEA и университетов Монпелье, Чикаго и Вандербильта провела метагеномный анализ комаров с целью реконструкции геномов бактерии Wolbachia с помощью инновационного подхода. Они впервые получили последовательности Wolbachia из яичников Culex pipiens, отловленных во Франции, работая с отдельными комарами, а не с пулами, как в случае с обычными методами. Этот новый подход выявил новые аспекты генома эндосимбиотической бактерии Wolbachia и ее мобильных генетических элементов.
Плазмида, обнаруженная впервые у Wolbachia
Анализ, проведенный с использованием данных короткого и длинного секвенирования, выявил внехромосомный круговой фрагмент ДНК, ранее неизвестный у Wolbachia, который называется pWCP (плазмида Wolbachia в Culex pipiens). Эта кольцевая ДНК имеет 14 генов и, по-видимому, присутствует в нескольких копиях бактерии в дополнение к ее хромосоме. Поиск pWCP в ранее опубликованных данных подтвердил его присутствие в более широком масштабе в образцах Culex pipiens, собранных в Северной Африке.
Обнаружение этой плазмидной ДНК у Wolbachia благодаря инновационным метагеномным подходам позволит исследовать разработку нового инструмента генной инженерии для этой бактерии. Это открытие может дать новые общие знания о механизмах взаимодействия между бактерией, насекомым и патогенами, которые они передают, и, в частности, о механизмах, посредством которых бактерия регулирует передачу этих патогенов. Эти знания могли бы иметь прямое применение для биологической борьбы с насекомыми-переносчиками патогенов, ответственных за некоторые основные заболевания животных и человека.