Один из наиболее важных патогенных видов микоплазм овец и коз, Mycoplasma agalactiae, в течение многих лет был предметом исследований Института микробиологии, бывшего Институтом бактериологии, микологии и гигиены, в Ветмедуни, Вена. Специально инактивируя определенную область в геноме этого патогена, исследователи сделали важный шаг вперед, особенно из-за того, что микоплазмами, как правило, трудно манипулировать генетически.
Они смогли использовать эти так называемые нокаут-мутанты, чтобы впервые исследовать механизмы, используемые микоплазмами для перехвата иммунной защиты во время инфекции в естественном организме-хозяине. Было обнаружено, что микоплазмы оказались настолько умными «геномными стратегами», что могли даже компенсировать искусственную инактивацию генов.Вариации поверхности как стратегия против иммунного ответа«В течение нескольких лет мы знали, что некоторые виды микоплазм обладают семействами генов, которые продуцируют сильно изменчивые белки для поверхности мембраны.
Эти белки компенсируют отсутствие клеточной стенки, но они распознаются иммунной системой как антигены, то есть чужеродные белки, "объясняет первый автор Рохини Чопра-Девастхали. Следовательно, гены подвержены фазовым изменениям, что означает, что они могут самопроизвольно включаться и выключаться с высокой частотой и заменяться другими вариантами. Благодаря этому поверхностному изменению микоплазмы оснащены своего рода молекулярным скрытым механизмом, который может перехитрить иммунную систему.
Исследователи из Vetmeduni Vienna определили важный компонент этого механизма, фермент, называемый рекомбиназой, и смогли деактивировать его с помощью генетической модификации. «Это остановило изменение фазы, так что поверхность микоплазм больше не могла изменяться», — говорит старший автор исследования Ренате Розенгартен. Полученные в лаборатории микоплазмы, называемые мутантами с синхронизацией по фазе, были впервые протестированы in vivo, а именно на овце, естественном хозяине.
Удивительно, но микоплазмы оказались реальными выжившими после того, как вернулись в естественную среду обитания.Даже искусственно инактивированный молекулярный стелс-механизм не может остановить выживаемость микоплазм.Хотя мутанты с фазовой синхронизацией не должны были быть в состоянии избежать иммунной защиты инфицированных животных, почти не было замечено каких-либо различий по сравнению с течением болезни с неизмененными микоплазмами.
Даже без активной рекомбиназы мутанты микоплазм явно изменяли свои поверхностные белки с помощью ранее неизвестного альтернативного механизма, который мог быть обнаружен и расшифрован только в экспериментах in vivo.«Результаты исследований относительно эффективной инфекции естественного хозяина подтверждают, что переключение его поверхностных белковых антигенов абсолютно необходимо для выживания Mycoplasma agalactiae во время инфекции», — говорит Чопра-Девастхали. «То, что это было возможно даже без важной рекомбиназы, показывает, насколько умно микоплазмы используют свой репертуар генов, чтобы противостоять иммунной защите хозяина.
Это позволяет им быть довольно успешными патогенами, несмотря на их очень маленький геном».Розенгартен объясняет разницу между лабораторными экспериментами и экспериментами in vivo, указывая на различные условия окружающей среды, которым подвергаются микоплазмы: «В пробирке микоплазмы могут размножаться в идеальных условиях и не должны ожидать иммунного ответа.
Это означает, что нет необходимости немедленно реагировать на инактивацию изменения фазы ». С другой стороны, в инфицированном организме-хозяине микоплазмы как патогены должны стать активными сразу после того, как они будут распознаны и атакованы иммунной системой, если они хотят выжить. Тот факт, что патогенные микоплазмы действительно могут компенсировать подтвержденную и идеально воспроизводимую инактивацию фазовых вариаций в их естественной среде в организме-хозяине, и то, как это делается, может быть обнаружен и проанализирован только на живом животном.