Створено карту взаємодій життєво важливих генів збудника туберкульозу

Дослідники створили масштабну карту генетичних взаємодій майже всіх життєво важливих генів Mycobacterium tuberculosis — бактерії, що спричиняє туберкульоз. Як повідомляє Nature, для цього використали платформу подвійного CRISPRi, яка дає змогу одночасно пригнічувати роботу двох генів і вимірювати, як це впливає на ріст бактерій.

Автори роботи зосередилися на життєво важливих генах, оскільки вони забезпечують ключові клітинні процеси та є важливими мішенями для антибіотиків. Раніше комплексне картування таких взаємодій у M. tuberculosis обмежували повільний ріст бактерії, вимоги біобезпеки та технічні труднощі генетичних досліджень.

Мільйони комбінацій генів

Для M. tuberculosis науковці сформували бібліотеку з 1483 напрямними РНК, націленими на 762 гени, а також 10 контрольних послідовностей. Це дозволило перевірити приблизно 2,2 мільйона парних комбінацій. Кожна бактерія в експерименті отримувала одну інтегровану плазміду, що експресувала дві напрямні РНК, а зміни чисельності штамів відстежували за допомогою секвенування штрихкодів.

Карта для M. tuberculosis виявила майже 6500 генетичних взаємодій. Негативні взаємодії, за яких одночасне пригнічення двох генів сильніше за очікуване погіршує ріст бактерії, траплялися частіше за позитивні. Більшість генів взаємодіяли менш ніж із 12 партнерами, тоді як частина мала значно більше зв’язків.

Перевірка відомих зв’язків

Метод також протестували на Mycobacterium smegmatis — спорідненій мікобактерії. Для неї бібліотека охопила 787 генів і близько 2,3 мільйона комбінацій напрямних РНК, а дослідники зафіксували майже 8500 взаємодій.

Карти відтворили низку вже відомих або біологічно обґрунтованих зв’язків. Зокрема, сильну негативну взаємодію виявили між генами dnaJ1 і dnaJ2, а також між cwlM і murA, які пов’язані із синтезом попередників пептидоглікану клітинної стінки. Автори також застосували AlphaFold3 для спільного моделювання приблизно 600 тисяч пар генів, представлених у картах, щоб визначити взаємодії, які можуть відображати фізичні асоціації білків.

Дослідники перевірили окремі прогнози, зокрема взаємодії між препаратами та ролі кількох раніше неохарактеризованих генів в електронтранспортному ланцюзі. Створені карти автори розглядають як ресурс для вивчення біології M. tuberculosis і раціонального добору комбінованих терапій.