Rockefeller University картировал взаимодействия жизненно важных генов M. tuberculosis

Исследователи Rockefeller University из лаборатории биологии взаимодействия хозяина и патогена Джереми Рока опубликовали в Nature карту генетических взаимодействий между жизненно важными генами Mycobacterium tuberculosis (Mtb) и модельного вида Mycobacterium smegmatis (Msm). Статья доступна через dx.doi.org, университет сообщил о ней 4 ноября 2026 года dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗. Карты охватывают почти все жизненно важные гены обоих видов и, по данным авторов, выявляют тысячи ранее не описанных взаимодействий dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗.

Mtb вызывает туберкулёз, который авторы называют ведущей в мире инфекционной причиной смерти. Функции многих его генов не изучены, что ограничивает понимание болезни и сдерживает разработку лекарств dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗. Лечение обычно требует нескольких антибиотиков в течение месяцев, а лекарственно-устойчивые формы инфекции поддаются дольше.

Платформа двойного CRISPRi с sgRNA

Генетическое взаимодействие — это совместный фенотип, отклоняющийся от ожидаемого по эффектам отдельных генов. Отрицательные взаимодействия, включая синтетическую летальность, дают более тяжёлый фенотип, чем ожидалось, положительные — более мягкий dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗. Прежние подходы на основе транспозонов в Mtb обычно ограничивались нежизненно важными генами, что исключает большинство мишеней антибиотиков dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗.

Команда адаптировала подход CombiGEM к платформе CRISPR-интерференции для Mtb. Каждой sgRNA присвоили уникальный штрихкод, а схема клонирования сохраняет связь sgRNA со штрихкодом и располагает парные штрихкоды рядом. Это позволяет оценивать численность каждого штамма с двумя sgRNA секвенированием штрихкодов dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗. Авторы также внедрили статистический конвейер для надёжного выявления взаимодействий dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗.

Результаты и проверка

Карты воспроизводят известные биологические связи и выявляют функциональные связи между жизненно важными генами и мишенями лекарств dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗. Кроме того, авторы выполнили структурные предсказания белок-белковых взаимодействий примерно для 600 000 пар генов, вошедших в карты. По их сообщению, часть взаимодействий, вероятно, отражает физические контакты белков dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗.

Отдельные взаимодействия проверили экспериментально. Проверка охватила лекарственные взаимодействия и роль в дыхательной цепи переноса электронов для нескольких генов с неизвестной функцией dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗. Авторы заявляют, что работа даёт обобщаемую схему для двойного возмущения генов и описывает архитектуру сетей жизненно важных генов у микобактерий dx.doi.orgdx.doi.orgdx.doi.orgОткрыть источник ↗.

Все эксперименты выполнены на бактериальных культурах. Проверка новых препаратов или схем лечения в статье не описана. Рок сказал, что это первая полная карта взаимодействий жизненно важных генов у патогена.