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Las herramientas de la genómica ofrecen pistas a qué causa 400 millones de casos de enfermedad gastrointestinal cada año

En un estudio que podría beneficiar a la investigación médica y de seguridad alimentaria, los científicos han utilizado las herramientas comparativas de la genómica para encontrar pistas sobre porqué algunas deformaciones del Campylobacter de la bacteria - que causan cada año más de 400 millones de casos de enfermedad gastrointestinal - son más virulentas que otras.

El estudio, que aparece en la aplicación de enero de 2005 la biología de PLoS, compara las series completas de dos deformaciones del jejuni del Campylobacter - la especie del genoma lo más a menudo posible asociada con enfermedad humana - y los suplementos que análisis por el contrario ésos con las series sobre todo-acabadas de tres otros Campylobacter, incluyendo una especie que pueda ser un patógeno emergente en África.

En su análisis, los investigadores encontraron un equipo de los genes que se pueden asociar de cerca a la virulencia de algunas deformaciones del Campylobacter como patógeno humanos. También encontraron variaciones de la serie entre los cuatro aislantes del Campylobacter, incluyendo las diferencias estructurales importantes relacionadas con la inserción de nuevos alargamientos de la DNA en las series del genoma. Esas “inserciones” y otras variaciones del gen pueden ayudar a científicos a entender porqué hay diferencias principales en la biología de las diversas deformaciones del Campylobacter.

“Usando genómica comparativa, hemos desarrollado una heliografía para el análisis de esta familia de bacterias,” dice la grúa Fouts, científico en el instituto para la investigación Genomic (TIGR) que es el primer autor del papel de PLoS. “Este estudio pone el asiento para la investigación adicional que puede ayudar a científicos a encontrar nuevas maneras de descubrir y de controlar las bacterias.”

Fouts, que estudia los bacteriófagos (virus que infectan bacterias), dice los fagos nuevos determinados comparación del genoma en los Campylobacter. Uno de esos fagos tiene el potencial de ser convertido como herramienta para la manipulación genética del microbio de las maneras que beneficiarían a seguridad alimentaria o a salud, él agrega.

La secuencia y el análisis de las bacterias del Campylobacter - un proyecto del genoma de TIGR llevado por el investigador Karen E. Nelson del socio de TIGR - fueron hechos en colaboración con científicos en el Ministerio de Agricultura de los E.E.U.U. (USDA). El USDA era el patrocinador de proyecto total.

Los científicos Guillermo Miller, Craig Parker y Roberto Mandrell del USDA - quién investigan maneras de perfeccionar la detección, la diferenciación, y las mediciones moleculares de la virulencia del Campylobacter en la unidad de investigación del seguro y de la microbiología de la producción (PSMRU) en el centro de investigación regional occidental de USDA-ARS en Albany, CA - ofrecieron las cuatro deformaciones del Campylobacter a TIGR para ordenar y el análisis. La selección fue basada en las características interesantes de las deformaciones, tales como virulencia, resistencia a las drogas, o una asociación con una enfermedad clínica.

En 2000, los científicos habían publicado el primer genoma de una especie del Campylobacter - el jejuni de la C. - que se utiliza mientras que un modelo para estudiar las formas patógenas de las bacterias, pero que puede haber perdido algunos de sus genes de la virulencia durante años de propagación en laboratorios. En el nuevo estudio, TIGR y los colaboradores compararon esa deformación del laboratorio a la serie de la deformación del jejuni RM1221 de la C., que fue aislada de piel del pollo y encontrada por el laboratorio de USDA-ARS para ser colonizador eficiente de los aparatos digestivos del pollo.

El estudio de PLoS también comparó los dos genomas del jejuni de la C. a las series no-muy-completas de la DNA de una deformación multidrug-resistente de la C. coli aislada de un pollo; deformación del lari del A.C. (aislante clínico) asociada a enfermedad humana; y deformación del upsaliensis del A.C. aislada de un niño africano con el síndrome de Guillain-Barré. El análisis inicial de los datos comparativos de la serie, que serán refinados después de científicos estudia cómo las series del gen se relacionan con la función del gen, revelado:

  • Elementos de inserción que son los remanente del fago o los plásmidos y el fago lisogénico supuesto que son similares al fago de MU presente en otras bacterias;

  • Megaplasmids (la DNA circular estructura el exterior del cromosoma) que contiene genes nuevos;

  • Genes del aseo que se pueden utilizar como marcadores para ayudar a determinar especie emergente;

  • Repeticiones variables numerosas del polinucleótido en una de la especie emergente de Campylobacter; y

  • Genes nuevos que codifican o que modifican las estructuras superficiales del hidrato de carbono.

“Las series comparativas del genoma dan a científicos algunas nuevas ideas de mejorar mando y descubrir estos organismos,” dice Nelson de TIGR, el autor mayor del estudio. Ella y Fouts también dicen que el estudio ha ayudado a científicos mejor a entender los lazos evolutivos entre especies del Campylobacter. Además, el fago y los megaplasmids descubiertos por el análisis del genoma pueden rendir pistas a la transferencia lateral intra y de las inter-especies de la DNA entre deformaciones del Campylobacter.

El Campylobacter es la causa de cabeza de la enfermedad gastrointestinal bacteriana en los Estados Unidos, en donde cerca de 15 fuera de cada 100.000 personas se diagnostican con campylobacteriosis cada año. Muchos otros casos van no denunciado debido a la naturaleza esporádica de la enfermedad. La enfermedad dura por una semana a 10 días, con los síntomas que incluyen diarrea, las grapas, dolor abdominal y fiebre. Infrecuentemente, la infección puede ser más seria o aún fatal cuando las víctimas desarrollan el síndrome de Guillain-Barré, que implica daño a los nervios que conectan la médula espinal y el cerebro al descanso de la carrocería.

Campylobacteriosis es causado generalmente por jejuni de la C., un microbio encontrado normalmente en ganado, los cerdos y los pájaros, donde no causa ningún problema. Pero la enfermedad se puede también causar por el upsaliensis de la C. coli (también encontrado en ganado, cerdos y pájaros), de la C. (encontrado en gatos y perros), y el lari de la C. (presente en aves marinas particularmente). Exponen a la gente a menudo a las bacterias enfermedad-que causan cuando ella come la comida contaminada - las en muchos casos, poco cocinadas o mal manejadas aves de corral.

Mientras que el jejuni de la C. coloniza los aparatos gastrointestinales de muchos animales, aparece ser adaptado especialmente a los trechos entéricos de pájaros, incluyendo pollos y pavos. Por eso las aves de corral se consideran ser una fuente del campylobacteriosis humano. La enfermedad se puede también transmitir vía contacto humano con los animales domésticos del agua contaminada, del ganado o del hogar.

Mandrell del USDA dice los nuevos datos de la serie del Campylobacter han permitido que el grupo de PSMRU en California desarrolle métodos de detección más completos, incluyendo microarrays, para analizar los aislantes humanos y ambientales de las bacterias. La meta es poder “tomar las huellas dactilares” deformaciones, un aspecto importante de determinar su fuente, aptitud física y la epidemiología.

Determinando genes similares del aseo entre la especie del non-jejuni ordene los datos, el grupo ha desplegado su método original de la huella dactilar y ha iniciado un estudio en varias situaciones del ARS para caracterizar diferencias entre las deformaciones de la C. coli aisladas de diverso animal y de fuentes clínicas.

El instituto para la investigación Genomic (TIGR) es un instituto de investigación sin ánimo de lucro basado en Rockville, Maryland. TIGR, que ordenó el primer genoma completo de un organismo disipado en 1995, ha estado en la vanguardia de la revolución genomic desde que fundaron al instituto en 1992. TIGR conducto la investigación que implica el análisis estructural, funcional, y comparativo de genomas y de productos del gen en virus, bacterias, archaea, y eucariotas.