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Lo strumento rivoluzionerà gli studi genomica funzionali in clostridi

Il genoma dell'organismo che produce la tossina più letale del mondo è stato rivelato.

Questa tossina è l'un'arma reale nel genoma dei clostridium botulinum e meno di 2 chilogrammi - il peso di due sacchi di zucchero - sono abbastanza per uccidere ogni persona sul pianeta. Molto le piccole quantità della stessa tossina sono utilizzate nei trattamenti medici, uno di cui è conosciuto come Botox.

La sequenza del genoma, riferita nella ricerca del genoma, indica che C. botulinum non ha strumenti sottili per eludere le nostri difese umane o metodi complessi di acquisto della resistenza agli antibiotici. Vive come una spora dormiente o come organismo saprofago dei materiali animali di decomposizione nel terreno e non interagisce con l'essere umano o altri grandi host animali per i periodi prolungati.

Entra occasionalmente in un animale vivo, via alimento contaminato o le ferite aperte, piombo al botulismo infantile o al botulismo della ferita, di cui tutt'e due sono infezioni umane serie. Il host può essere sopraffattoe rapidamente e, ucciso in alcuni casi dalla tossina e da C. botulinum ha una nuova sorgente dell'alimento.

“Sebbene nello stesso gruppo di C. botulinum difficile del clostridio - il superbug di Cdiff - abbia un genoma che è notevole perché è così stabile, “ha commentato il Dott. Mohammed Sebaihia, autore principale sul documento dall'istituto di Sanger della fiducia di Wellcome. “A differenza di Cdiff, in cui più di 10% dei geni si sono acquistati da altri batteri, non c'è quasi orma di questi in C. botulinum.„

Ci sono parecchi tipi di C. botulinum: sebbene descritto come varianti dell'le singole specie, siano organismi realmente molto differenti collegati semplicemente perché hanno la tossina micidiale. Per ogni tipo, c'è egualmente un parente quasi-identico ma inoffensivo che manca della tossina. Gli sporogeni del C. è il benigno, vicino al gemello dell'organismo ordinato.

Il professor Mike Peck, dall'istituto di ricerca alimentare, ha commentato che “è sorprendente che 43% dei geni preveduti nel genoma di C. botulinum sono assenti dagli altri cinque clostridi ordinati e soltanto 16% dei geni di C. botulinum sono comuni a tutti e cinque le. I nostri risultati sottolineano appena come i clostridi differenti sono l'uno dall'altro.„

La tossina di C. botulinum ferma i nervi dal lavoro - la base del suo uso nella medicina gestire i tremiti e nei trattamenti cosmetici. Per la preda dei sui attacchi opportunistici, la morte è rapida. Forse lo strumento che più importante deve recitare i sui attacchi di azione furtiva è la sua capacità di ibernare quando i tempi sono duri formando le spore dormienti.

Più di 110 del suo insieme di quasi 3700 geni sono usati per gestire la formazione e la germinazione della spora quando l'opportunità sorge.

“C. botulinum ci mostra un estremo dei modi che i batteri possono fare il la maggior parte dei host animali,„ il Dott. spiegato Julian Parkhill dell'istituto di Sanger della fiducia di Wellcome. “Alcuni organismi usano gli approcci sottili, elegante coreografando la loro interazione con noi e le nostre difese.

“C. botulinum adotta l'approccio opposto. Si trova nell'attesa e, se ottiene l'opportunità, colpisce il suo host con una mazza microbica. Poi mangia il resti e abbatte finché il host seguente non venga avanti.„

La sequenza del genoma è pepata con i geni che producono gli enzimi per digerire le proteine e l'altro materiale animale nel terreno. Inoltre trovate, unicamente in questo le specie, è un intervallo dei geni che permettono che attacchi i molti insetto ed altre piccole creature che vivano nel terreno. I chitinases prodotti da questi geni possono degradare l'intelaiatura degli insetti e di piccoli crostacei.

È non solo animali che possono ritenere la rabbia di C. botulinum, spiega il Dott. Sebaihia: “Il terreno può essere un ambiente duro e l'alimento può essere insufficiente. Per vedere fuori dalla concorrenza, C. botulinum viene con il suo proprio antibiotic - un prodotto chimico chiamato boticin che uccide i batteri in competizione.„

Le sequenze del genoma possono dirci che molto circa la biologia dell'organismo, ma la ricerca sui clostridi è stato ostacolato dalla mancanza di buon sistema genetico. Il professor Nigel Minton, professore di microbiologia molecolare applicata all'università di Nottingham, ha messo a punto i nuovi metodi per tramortire i geni in clostridi.

“Anche dopo le decadi della ricerca, soltanto una manciata di mutanti era stata fatta in clostridi e nessuno in C. botulinum,„ il professor Minton spiega. “Abbiamo messo a punto un sistema altamente efficiente, il ClosTron, con cui, in alcuni mesi, siamo stati tramortiti oltre 30 geni in quattro specie clostridiali differenti, compreso otto in C. botulinum. La disponibilità di questo strumento dovrebbe rivoluzionare gli studi genomica funzionali in clostridi.„

Questo genoma notevole e stabile dimostra la vasta gamma delle strategie usate dai batteri per migliorare le loro possibilità di sopravvivenza. Per i clostridi, questo vari dall'approccio usato dal C. difficile - interazione a lungo termine con i host, che comprende eludere il sistema immunitario e ricambiare gli antibiotici - all'approccio opportunistico sincero di C. botulinum.