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Genomica comparativa a gettare nuova luce su altri microbi spirochete

Tre secoli dopo un pioniere olandese microbiologo osservata la prima volta la spirale a forma orale patogeno Treponema denticola, gli scienziati hanno decifrato intera sequenza del DNA del batterio e usate genomica comparativa per gettare nuova luce su altri microbi spirochete.

Lo studio di scienziati L'Institute for Genomic Research (TIGR) e collaboratori presso il Baylor College of Medicine e della University of Texas Health Science Center a Houston trovato profonde differenze tra il contenuto gene di T. denticola, che è associato con parodontale (gengiva) malattia, e di altre spirochete che causano la sifilide e la malattia di Lyme.

"Questo mette in evidenza il potere della genomica comparativa per aiutarci a capire come gli agenti patogeni relativi possono causare malattie completamente diverse", dice Ian Paulsen, che ha guidato il sequenziamento insieme con il collega ricercatore TIGR Rekha Seshadri. Paulsen, dice il T. denticola genoma "fornisce un ottimo punto di riferimento per studiare la biologia delle spirochete."

I ricercatori hanno scoperto che il T. denticola ha più del doppio dei geni come la spirocheta che causa la sifilide, T. pallidum, e che non c'è praticamente alcuna conservazione di ordine gene (synteny) tra i genomi dei due microbi correlati. Gli autori dicono che indica che le divergenze tra i due spirochete 'da un antenato comune "è stato un evento antico" in contrasto con la divergenza più recenti di molti altri gruppi di batteri dai loro parenti ancestrali.

Lo studio del genoma dovrebbe aiutare gli scienziati a scoprire di più su come gli agenti patogeni orali interagiscono nella placca dentale per causare malattie gengivali. T. denticola tende ad aggregarsi in placca sottogengivale con Porphyromonas gingivalis, un batterio che è associato con parodontite, una malattia della gomma, che colpisce circa 200 milioni di americani. Avendo i genomi completi di entrambi i microbi aiuterà ricerche di studiare le loro interazioni e, eventualmente, fornire indizi molecolari per trovare obiettivi per i farmaci per il trattamento di malattie gengivali.

Scienziati TIGR e collaboratori sequenziato il genoma del P. gingivalis scorso anno e sono ora decifrare il genoma di altri sei cavità orale i batteri e la conduzione di un test "meta-genomica" di microbi della bocca. Dei circa 500 specie di microbi presenti nella bocca umana, solo circa 150 specie sono state coltivate in laboratorio.

"La sequenza del genoma rivela i meccanismi utilizzati da T. denticola di colonizzare e sopravvivere in un ambiente complesso dei biofilm orali", dice Seshadri, primo autore dello studio. TIGR i collaboratori nello studio PNAS incluso Steven J. Norris alla Salute UT Science Center a Houston e George M. Weinstock al Baylor College of Medicine Dipartimento di Genetica molecolare e umana.

Nel documento PNAS, i ricercatori hanno riferito che il genoma di T. denticola "riflette il suo adattamento per la colonizzazione e la sopravvivenza" con altri batteri della placca. Rispetto ad altre spirochete (tra cui circa 60 specie di altri treponomal o filotipi trovato nella placca dentale), T. denticola è relativamente facile da coltivare e manipolare geneticamente, che lo rende un ottimo modello per la ricerca spirochete.

Spirochete si distinguono per le loro forme a spirale e la loro capacità di cavatappi la loro strada attraverso gel-come i tessuti, causando una serie di diverse malattie. Il padre della microbiologia, Antonie van Leeuwenhoek, aveva prima abbozzato uno spirochete orale - poi chiamato T. denticola - dopo aver visto attraverso il suo microscopio primitivi nel 1670. Anche dopo tre secoli, tuttavia, spirochete sono poco conosciute al contrario di molti altri tipi principali di batteri.

Finora, TIGR ha sequenziato il genoma completo di tre spirochete: T. denticola; T. pallidum, che causa la sifilide, e Borellia burgdorferei, che causa la malattia di Lyme. Il genoma di una spirocheta quarto, Leptospira interrogans, che causa la malattia Leptosporisis, è stato sequenziato presso il Centro Nazionale cinese Genoma Umano.

Analisi comparativa TIGR ha scoperto che circa la metà di T. denticola di 2.786 geni non sono presenti negli altri tre spirochetes sequenziato. I 618 geni che tutte e quattro le spirochete hanno in comune comprendono alcuni geni che non si trovano in altri tipi di microbi, i cui genomi sono stati sequenziati.

"Avere le sequenze del genoma di diversi spirochete offre una notevole opportunità per studiare l'evoluzione," afferma Norris, che dice tutto spirochete sono cugini, anche se vivono in una grande varietà di ambienti, tra fango, vongole, budella delle termiti, le zecche e gli esseri umani. Confrontando le sequenze di DNA di più spirochete, dice, "possiamo essere in grado di ottenere alla radice di ciò che rende un batterio causa della malattia, vivono liberi in ambiente, o anche essere utile al suo ospite."