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Aperçus neufs d'Escherichia coli pathogène aviaire et ses risques à la santé des personnes

L'institut de Biodesign au scientifique Melha Mellata, un membre de recherches d'associé d'université de l'Etat d'Arizona d'équipe de professeur Roy Curtiss, aboutit un projet financé parUSDA pour développer un vaccin contre une principale maladie Escherichia coli pathogène aviaire appelé de volaille (APEC).

L'APEC fait partie d'un grand, divers groupes de microbes Escherichia coli pathogène supplémentaire-intestinal appelé (ExPEC). Ils entraînent un certain nombre de maladies complexes de cerveau, de poumon et de voies urinaires dans l'être humain, les animaux, et les oiseaux. Il y a également préoccupation considérable à la communauté scientifique que les tensions d'APEC deviennent un agent pathogène émergent de nourriture. Les produits de volaille sont une source soupçonnée d'une suite des infections d'ExPEC, y compris ceux qui entraînent la maladie humaine.

Les États-Unis sont la principale industrie de volaille dans le monde à une valeur annuelle de plus de $50 milliards, et les infections d'Escherichia coli sont un grand danger, entraînant des millions dans les pertes pour l'industrie. Selon l'USDA, les deux types les plus courants d'infections de volaille sont des bactéries Escherichia coli et de la salmonelle.

Les antibiotiques ont longtemps été la première ligne de défense pour éviter l'APEC, mais ont détruit leur pouvoir, car les bactéries ont élevé de plus en plus le résistant au traitement. Comment la maladie de cause de ces microbes est mal comprise. Mellata et collègues en centre de l'institut pour des maladies infectieuses et vaccinologie, aboutis par Roy Curtiss, ont été durs au travail pour comprendre les tours moléculaires utilisation de ces bactéries d'éluder le système immunitaire d'un hôte.

Maintenant, dans un papier publié dans le tourillon PLoS un (http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0004232), l'équipe de Mellata a analysé la séquence d'ADN d'un élément génétique critique de l'APEC qui contient plusieurs gènes responsables de déclencher ses effets néfastes. De plus, en comparant ces gènes à une collection de tensions d'ExPEC d'être humain, ils ont prouvé qu'Escherichia coli humain et aviaire peut transporter les mêmes éléments de pathogène, qui peuvent augmenter le risque d'infection humain de la volaille.

« La meilleure voie d'éviter cette infection est de développer un vaccin, » a dit Mellata. « Notre idée est de protéger éventuel la volaille et les êtres humains en trouvant un groupe de gènes courants contre tout l'Escherichia coli supplémentaire-intestinal. » Avec ces nouvelles connaissances d'APEC, le groupe espère poursuivre le développement de plusieurs candidats vacciniques neufs.

Leurs derniers résultats de la recherche aident l'étroit la recherche génétique de la cause des infections d'APEC. Précédemment, il avait prouvé qu'une circulaire, long segment d'ADN de 100.000 paires de bases, appelé un plasmide, était responsable d'entraîner la maladie. Sans plasmide, l'APEC devient docile, détruisant sa force de pathogène.

Des plasmides, dans un jeu évolutionnaire de tisonnier haut pari, sont échangés librement parmi des bactéries afin de gagner le dessus---ou dans le cas d'Escherichia coli pathogène, pour surpasser ses concurrents par les animaux de colonisation et la maladie de entraîner. Au fil du temps, chaque plasmide devient un édredon de patchwork d'information d'ADN, contenant des pièces d'ADN mélangées parmi des milliards de rencontres bactériennes.

Son équipe a tiré profit des dernières avances dans l'ADN ordonnançant pour analyser les 103.275 lettres chimiques complètes d'ADN qui composent le plasmide, pAPEC-1 appelé.

Les compétences impliquées d'effort multidisciplinaire de plusieurs chercheurs d'ASU, y compris Jeff Touchman, une école de professeur des sciences de la vie se spécialisant en bio-informatique. Elle a également utilisé MEGA4, un logiciel développé par le laboratoire de Sudhir Kumar de collègue de Biodesign qui est employé par plus de 50.000 scientifiques mondiaux pour trace back et comparer l'histoire évolutionnaire de n'importe quel segment d'ADN.

Le « ordonnancement d'ADN et l'analyse de bio-informatique sont très des puissants outils qui contribuent en comprenant entièrement la virulence de l'APEC, et fournissent les avenues neuves de la recherche, » a dit Mellata.

L'ABCs de l'APEC

En tout, le groupe a trouvé 31 gènes importants pour la virulence bactérienne, avec plus d'un quart (26 pour cent) économisé dans l'autre substance. Presque la moitié des protéines effectuées par ces gènes (46 pour cent) n'a eu aucune similitude aux protéines qui ont été déposées dans une base de données publique de gène.

Parmi la maladie entraînant des parties du plasmide pAPEC-1 sont une suite de gènes qui composent des protéines responsables de trafiquer des éléments nutritifs dans et hors des bactéries, les tambours de chalut appelés d'ABC, qui peuvent être employés pour développer les candidats vacciniques. En plus de la nutrition, aide de beaucoup l'autre de tambours de chalut d'ABC les bactéries éludent des toxines des utilisations d'un hôte de combattre hors circuit l'infection.

La plupart des gènes qui entraînent les effets néfastes de l'APEC sont responsables de l'acquisition de fer. Le fer est un élément clé nécessaire pour la santé bactérienne, et les systèmes redondants d'utilisations de la partie pAPEC-1 à acquérir et retenir alors sur le fer à tout prix. Mellata spécule que seulement les bactéries qui ont des stratégies pour acquérir le fer séquestré par l'hôte peuvent survivre dans les créneaux spécifiques et par conséquent entraîner des infections transmises par le sang, et les bactéries peuvent avoir besoin de ces systèmes multiples d'acquisition de fer pour s'adapter aux modifications d'environnement.

Pour rechercher la présence de ces gènes d'APEC chez l'homme, Mellata a fonctionné avec une collection de cents échantillons cliniques humains de tensions d'ExPEC d'isolement dans des infections des voies aériennes urinaires et non-urinaires par M. James R. Johnson du centre médical de VA à l'université du Minnesota. Son équipe a constaté qu'Escherichia coli humain et aviaire peut transporter les mêmes plasmides de pathogène, le témoin là est un risque que l'APEC peut être transmis, ou son matériel génétique communiqué de la volaille à des êtres humains.

Ces gènes courants ont pu être considérés en tant que candidats potentiels pour un vaccin.

Pendant leur recherche, l'équipe a également découvert une conclusion qui pourrait avoir des implications grandes pour comprendre les stratégies que les bactéries emploient pour commercer le matériel génétique. Les plasmides peuvent acquérir plus de gènes de virulence ou transformer les bactéries bénignes en agents pathogènes nuisibles par leur capacité de transférer à partir de leurs propres bactéries d'hôte dans les bactéries réceptives neuves. En analysant la séquence d'ADN du plasmide pAPEC-1 et en vérifiant le mécanisme du transfert de pAPEC-1, Mellata et son équipe ont découvert une manière dont neuve les plasmides emploient pour déménager des bactéries une à l'autre. Ce système se compose détourner les machines de transfert d'autres plasmides d'aide actuels dans les mêmes bactéries.

Pour produire un vaccin pour le projet de l'USDA, les gènes d'APEC seraient faits la navette dans la bactérie Salmonelle dans les espoirs de déclencher une réaction immunitaire protectrice contre la salmonelle et l'Escherichia coli. Ce vaccin à double vocation a pu protéger des gens non seulement contre le risque accru de l'APEC entraînant la maladie humaine, mais également contre la maladie d'origine alimentaire la plus courante, salmonelle.

Mellata estime que maintenant que son équipe a recensé on du gène d'APEC les vise emploiera, il représente la fin du début de leur voyage de recherches pour développer un vaccin qui fournira la santé améliorée de volaille, une indemnité économique aux producteurs et la sécurité alimentaire améliorée.

« Le problème en ce moment comprend la virulence de l'APEC ainsi que salmonelle pour trouver une manière dont se protégera contre tous les types des bactéries, » a dit Mellata.