Бактериальные плазмиды присутствуют в кишечнике человека
Исследователи обнаружили в кишечнике человека элементы генетического материала бактерий – плазмиды. Пока что нет никаких предположений о том, как они попадают к нам, однако исследователи считают, что плазмиды можно использовать как биомаркеры некоторых заболеваний.
В генетике плазмидами называют короткие молекулы ДНК, которые существуют вне хромосом и состоят из двух или нескольких генов. Как правило, они присутствуют у бактерий, причём именно они обеспечивают бактериям достижение резистентности к антибиотикам. Впервые об их существовании заговорили в середине ХХ века, а несколько позже было выработано уточнение, отделяющее плазмиды от бактериальных вирусов. Они состоят, как минимум, из двух генов, причём один из них – это источник репликации, или репликон, а второй – носитель клеточного гена. Благодаря репликону, плазмиды могут реплицироваться совершенно самостоятельно, не нуждаясь в хромосомных ДНК.
В настоящее время учёным удалось выделить и изучить огромное количество плазмид. Это было нелёгкой задачей, так как их крайне сложно выделить в клетке. Метагеномные исследования, основанные на сборе и расшифровке всего присутствующего в образце генетического материала, справляются с идентификацией плазмид с огромным трудом. Лишь недавно в этом направлении были сделаны существенные шаги вперёд, так как для исследования генетических последовательностей были использованы технологии искусственного интеллекта.
Американским учёным, исследовавших генетический материал из человеческого кишечника, удалось выделить свыше 68 тысяч различных плазмид. Наиболее распространённой оказалась плазмида под кодовым обозначением pBI143. Она состоит только из двух генов, которые обеспечивают её репликацию даже вне бактериальных клеток. Однако исследователи не смогли обнаружить, для чего нужен ген, который она несёт, и какую функцию он выполняет.
Исследователи провели метагеномный анализ 60 тысяч генетических образцов, взятых из человеческих кишечников, а также около 40 тысяч проб окружающей среды. Оказалось, что более 90% людей в развитых странах являются носителями плазмиды pBI143. Её распространённость почти в десять раз более высока, чем у генома бактериального вируса, который до недавнего времени считался наиболее многочисленным генетическим материалом в кишечном микробиоме, существующим вне хромосом.
Что интересно, в окружающей среде плазмида pBI143 не была обнаружена вообще. Она присутствует только в кишечнике человека, но её не выявили в почве, растениях, океаническом фитопланктоне и в кишечниках животных. Кроме того, её обнаружили в образцах, взятых с поверхностей в медицинских учреждениях, а также в кафе и закусочных. Исследователи считают, что она может использоваться как маркер бактериального загрязнения через человеческие фекалии. У людей с воспалительными кишечными заболеваниями количество плазмид примерно в 4 раза выше, чем у здоровых, что позволяет использовать её для оценки состояния пациента с ВЗК.
