Штамм бактерии Clostridium botulinum Army Hall A, разработанный американскими военными в 1942 году, накопил более ста генетических отличий от ближайших диких родственников. Об этом 21 октября 2026 года сообщил Phys.org. Исследователи связали ускоренное появление мутаций с изменением гена mutS, который участвует в исправлении ошибок ДНК.

Когда система исправления ошибок перестала работать

Исследователи сравнили геномы более тысячи штаммов C. botulinum, чтобы найти ближайшую к Army Hall A дикую линию. При сравнении с родственными штаммами BrDuraA, ATCC19397 и X58540 они обнаружили 46 точечных мутаций, 44 небольшие вставки или делеции, перестройку хромосомы и утрату более 80 генов.

Изменение в mutS укоротило белок, исправляющий несовпадения в ДНК, до 9% его обычной длины и лишило его функции. В эксперименте Army Hall A накапливал точечные мутации примерно в четыре раза быстрее дикого штамма, а небольшие вставки и делеции возникали примерно в сто раз быстрее. Статистическая модель отнесла мутацию mutS примерно к первым десяти изменениям, появившимся у бактерии в лаборатории.

Чтобы измерить частоту мутаций, исследователи выращивали десять отдельных линий Army Hall A по десять поколений и сравнили их с двадцатью линиями дикого штамма. Затем они изучили ДНК на промежуточных и финальных этапах. Такой опыт показывал, как часто при делении клеток возникают генетические ошибки, но не проверял, помогло ли каждое изменение бактерии производить больше токсина.

Это похоже на текстовый редактор с проверкой опечаток: если она перестанет работать, ошибки будут оставаться в тексте чаще. Так можно понять роль mutS, но аналогия не объясняет все изменения Army Hall A и не доказывает, что каждое из них помогло бактерии расти.

В отдельном сравнении Army Hall A оказался менее устойчивым к нагреву, чем дикие штаммы: он не выживал даже после пяти минут при 80 °C. Дикие бактерии образуют термоустойчивые споры, а Army Hall A утратил эту способность. В совместной жидкой культуре с BrDuraA его доля превысила 93% после двух пересевов и 99% после пятого.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Они показывают преимущество Army Hall A перед BrDuraA в конкретном опыте с жидкой культурой, но не во всех лабораторных условиях и не доказывают, что штамм повышает выход промышленного производства. Подробнее о подготовке научных статей.

Схема показывает связь изменения mutS с ускоренным накоплением мутаций, а также два отдельных результата сравнений: преимущество Army Hall A в жидкой культуре и потерю устойчивости к нагреву.

Фото: turek / Pexels