Ученые открыли секрет метаболизма грибка, вызывающего опасное заболевание

Штаммы Aspergillus fumigatus, инфицирующие человека, имеют значительно измененный метаболизм по сравнению с другими штаммами, обитающими в окружающей среде.

В то же время заражение этим грибком приводит к явному изменению микробиома легких человека. Исследователи из Института Лейбница по изучению натуральных продуктов и биологии инфекций (Leibniz-HKI) в Йене (Германия) пришли к такому выводу, проанализировав с помощью моделей машинного обучения геномные данные около 250 штаммов грибов и данные микробиома легких 40 пациентов.

Гриб Aspergillus fumigatus широко распространен в окружающей среде, где выполняет важные экологические функции. В то же время он является оппортунистическим патогеном человека. Это означает, что он может заражать людей с ослабленной иммунной системой и вызывать такие опасные для жизни заболевания, как аспергиллез. Лечение затруднено из-за ограниченного числа лекарств, доступных для лечения грибковых инфекций.

Однако, как выяснили исследователи из Leibniz-HKI, штаммы грибков, встречающиеся в окружающей среде, и клинические штаммы, полученные из образцов пациентов, существенно различаются. В предыдущем исследовании команда уже обнаружила, что генетическая информация около 250 штаммов Aspergillus fumigatus различного происхождения совпадает лишь примерно на 70%. Для сравнения, генетическая информация человека и свиньи идентична примерно на 95%.

В настоящем исследовании мы сосредоточились на том, какое влияние эти геномные различия оказывают на метаболизм грибов в условиях сложного микробиома легких, — говорит руководитель исследования Джанни Панагиоту (Gianni Panagiotou).

Он возглавляет отдел динамики микробиома в Leibniz-HKI и является профессором Университета Фридриха Шиллера в Йене (Германия).

Понимание того, что может определять рост грибков и, следовательно, выживание A. fumigatus в различных средах обитания, может способствовать разработке профилактических или терапевтических стратегий для контроля уровня патогенности грибков.

Исследовательская группа разработала компьютерные модели, предсказывающие метаболические реакции и продукты для 250 различных штаммов на основе геномных данных и современных знаний о метаболических путях.

При этом мы обнаружили, что клинические штаммы значительно отличаются от экологических, особенно в области синтеза аминокислот, — говорит Мохаммад Мирхаккак, один из двух ведущих авторов работы.

Затем Мирхаккак и его соавтор Сюцян Чен использовали разработанную ими модель для изучения образцов 40 пациентов с муковисцидозом до и после подтвержденной инфекции Aspergillus fumigatus. Используя метагеномные данные образцов, они смогли расшифровать состав микробиома легких до и после инфицирования. Другими словами, они определили микроорганизмы, обитающие в легких каждого пациента.

Мы использовали эти данные для создания нашей модели и обнаружили, что Aspergillus fumigatus, по-видимому, формирует микробиом легких в своих интересах, — поясняет Чен.

Даже когда исследователи смоделировали так называемые нокауты — штаммы грибов, которые нежизнеспособны сами по себе из-за отключения определенных метаболических путей, — они выжили благодаря помощи микробиома легких. По крайней мере, в компьютерной симуляции другие микроорганизмы брали на себя производство жизненно важных метаболитов.

Наши результаты показывают, что при разработке новых лекарств необходимо помнить, с одной стороны, об огромной вариабельности метаболизма Aspergillus fumigatus, а с другой — о необходимости учитывать весь микробиом, — заключает Панагиоту.

07.08.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем

Есть много анекдотов о том, как дики...

FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными

Раньше африканские гигантские крысы умели нахо...

JVIM: ИИ находит шумы в собачьем сердце с точностью 90%
JVIM: ИИ находит шумы в собачьем сердце с точностью 90%

Алгоритм, изначально разработанный для лю...

PNAS: Эпоху динозавров запустил лед, а вовсе не пламя
PNAS: Эпоху динозавров запустил лед, а вовсе не пламя

201,6 миллиона лет назад произошло массов...

RSTB: Социальные виды, включая людей, живут и размножаются дольше
RSTB: Социальные виды, включая людей, живут и размножаются дольше

Социальные виды живут дольше и размножают...

Science: Водные насекомые заменят пауков и мух в пищевой цепи
Science: Водные насекомые заменят пауков и мух в пищевой цепи

Животные должны получать достаточное количеств...

Nature Communications: Новый метод уменьшает количество пор в растениях
Nature Communications: Новый метод уменьшает количество пор в растениях

Химическое соединение, которое регулирует плот...

IPS&M: Инвазивные деревья могут приносить владельцам участков доход
IPS&M: Инвазивные деревья могут приносить владельцам участков доход

На брёвнах инвазивных деревьев можно выращиват...

AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий
AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий

Неожиданный результат при подготовке обра...

Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж
Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж

В мировом океане обитает множество бактерий, и...

ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах
ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах

Искусственные гнезда способствуют размножению ...

Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек
Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек

Исследователи обнаружили в тропических ле...

Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни
Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни

В Южной Австралии есть горный хребет. Под ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии