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As ferramentas da genómica fornecem indícios ao que causa 400 milhão casos da doença gastrintestinal todos os anos

Em um estudo que poderia beneficiar a pesquisa médica e de segurança alimentar, os cientistas usaram ferramentas comparativas da genómica para encontrar indícios sobre porque algumas tensões do Campylobacter da bactéria - que causam todos os anos mais de 400 milhão casos da doença gastrintestinal - são mais virulentos do que outro.

O estudo, que aparece na introdução de janeiro de 2005 da biologia de PLoS, compara as seqüências completas de duas tensões do jejuni do Campylobacter - a espécie do genoma o mais frequentemente associada com doença humana - e os suplementos que análise contrastando aqueles com as seqüências na maior parte-terminadas outros de três Campylobacters, incluindo uma espécie que pode ser um micróbio patogénico emergente em África.

Em sua análise, os pesquisadores encontraram um grupo de genes que podem pròxima ser associados com a virulência de algumas tensões do Campylobacter como os micróbios patogénicos humanos. Igualmente encontraram variações da seqüência entre os quatro isolados do Campylobacter, incluindo as diferenças estruturais principais relativas à inserção de estiramentos novos do ADN nas seqüências do genoma. Aquelas “inserções” e outras variações do gene podem ajudar cientistas a compreender porque há umas diferenças principais na biologia de várias tensões do Campylobacter.

“Usando a genómica comparativa, nós desenvolvemos um modelo para a análise desta família das bactérias,” diz a torre Fouts, um cientista no instituto para a pesquisa Genomic (TIGR) que é o primeiro autor do papel de PLoS. “Este estudo coloca a fundação para uma pesquisa mais adicional que possa ajudar cientistas a encontrar maneiras novas de detectar e controlar as bactérias.”

Fouts, que estuda os bacteriófagos (vírus que contaminam as bactérias), diz os fago novos identificados comparação do genoma nos Campylobacters. Um daqueles fago tem o potencial ser tornado como uma ferramenta para a manipulação genética do micróbio nas maneiras que beneficiariam a segurança alimentar ou a saúde, ele adiciona.

Arranjar em seqüência do genoma de TIGR e análise das bactérias do Campylobacter - um projecto conduzido pelo investigador Karen E. Nelson do associado de TIGR - foram feitas em colaboração com cientistas no Ministério da Agricultura dos E.U. (USDA). O USDA era o patrocinador de projecto total.

Os cientistas William Miller, Craig Parker e Robert Mandrell do USDA - quem investigam maneiras de melhorar a detecção, a diferenciação, e as medidas moleculars da virulência do Campylobacter na unidade de pesquisa da segurança e da microbiologia do produto (PSMRU) no centro de pesquisa regional ocidental de USDA-ARS em Albany, CA - forneceram as quatro tensões do Campylobacter a TIGR para arranjar em seqüência e análise. A selecção foi baseada em características interessantes das tensões, tais como a virulência, a resistência às drogas, ou uma associação com uma doença clínica.

Em 2000, os cientistas tinham publicado o primeiro genoma de uma espécie do Campylobacter - o jejuni do C. - que são usados enquanto um modelo para estudar formulários patogénicos das bactérias, mas que pode ter perdido alguns de seus genes da virulência durante anos de propagação nos laboratórios. No estudo novo, TIGR e os colaboradores compararam essa tensão do laboratório à seqüência da tensão do jejuni RM1221 do C., que foi isolada da pele da galinha e encontrada pelo laboratório de USDA-ARS para ser um colonizador eficiente dos tractos digestivos da galinha.

O estudo de PLoS igualmente comparou os dois genomas do jejuni do C. às seqüências não-bastante-completas do ADN de uma tensão multidrug-resistente do C. coli isolada de uma galinha; tensão do lari da corrente alternada (isolado clínico) associada com a doença humana; e tensão do upsaliensis da corrente alternada isolada de uma criança africana com síndrome de Guillain-Barré. A análise inicial dos dados comparativos da seqüência, que serão refinados após cientistas estuda como as seqüências do gene se relacionam à função do gene, revelado:

  • Elementos de inserção que são os restos do fago ou os plasmídeo e o fago lysogenic putativo que são similares ao fago da MU actual em outras bactérias;

  • Megaplasmids (o ADN circular estrutura a parte externa do cromossoma) que contem genes novos;

  • Genes das tarefas domésticas que podem ser usados como marcadores para ajudar a identificar a espécie emergente;

  • Repetições variáveis numerosas do polinucleotido em uma da espécie emergente de Campylobacter; e

  • Genes novos que codificam ou que alteram as estruturas de superfície do hidrato de carbono.

“As seqüências comparativas do genoma dão a cientistas algumas ideias novas melhorar o controle e para detectar estes organismos,” diz o Nelson de TIGR, autor superior do estudo. E Fouts igualmente dizem que o estudo ajudou cientistas melhor a compreender os relacionamentos evolucionários entre espécies do Campylobacter. Além, o fago e os megaplasmids descobertos pela análise do genoma podem render indícios a transferência lateral intra e das inter-espécies do ADN entre tensões do Campylobacter.

O Campylobacter é a causa principal da doença gastrintestinal bacteriana nos Estados Unidos, onde aproximadamente 15 de cada 100.000 povos são diagnosticados com campylobacteriosis cada ano. Muitos outros casos vão não-relatado devido à natureza esporádica da doença. A doença dura por uma semana a 10 dias, com sintomas que incluem a diarreia, os grampos, a dor abdominal e a febre. Rara, a infecção pode ser mais séria ou mesmo fatal quando as vítimas desenvolvem a síndrome de Guillain-Barré, que envolve dano aos nervos que ligam a medula espinal e o cérebro ao resto do corpo.

Campylobacteriosis é causado geralmente pelo jejuni do C., por um micróbio encontrado normalmente no gado, por suínos e por pássaros, onde não causa nenhum problema. Mas a doença pode igualmente ser causada pelo upsaliensis do C. coli (igualmente encontrado no gado, nos suínos e nos pássaros), do C. (encontrado nos gatos e nos cães), e pelo lari do C. (presente nas ave marinho em particular). Os povos estão expor frequentemente às bactérias decausa quando comem o alimento contaminado - em muitos casos, aves domésticas undercooked ou deficientemente tratadas.

Quando o jejuni do C. colonizar os aparelhos gastrointestinais de muitos animais, parece ser adaptado especialmente aos intervalos entéricos dos pássaros, incluindo galinhas e perus. As aves domésticas são consideradas é por isso ser uma fonte de campylobacteriosis humano. A doença pode igualmente ser transmitida através do contacto humano com os animais de estimação da água contaminada, dos rebanhos animais ou do agregado familiar.

O Mandrell do USDA diz os dados novos da seqüência do Campylobacter permitiram que o grupo de PSMRU em Califórnia desenvolva uns métodos de detecção mais detalhados, incluindo microarrays, para analisar isolados humanos e ambientais das bactérias. O objetivo é poder “tomar as impressões digitais” tensões, um aspecto importante de determinar sua fonte, a aptidão e a epidemiologia.

Identificando genes similares das tarefas domésticas entre a espécie do non-jejuni arranje em seqüência dados, o grupo expandiu seu método original do fingerprinting e iniciou um estudo em diversos lugar do ARS para caracterizar diferenças entre as tensões do C. coli isoladas do animal diferente e das fontes clínicas.

O instituto para a pesquisa Genomic (TIGR) é um instituto de investigação sem fins lucrativos baseado em Rockville, Maryland. TIGR, que arranjou em seqüência o primeiro genoma completo de um organismo pródigo em 1995, estêve no pelotão da frente da revolução genomic desde que o instituto foi fundado em 1992. TIGR conduz a pesquisa que envolve a análise estrutural, funcional, e comparativa dos genomas e dos produtos do gene nos vírus, nas bactérias, no archaea, e nos eukaryotes.