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I ricercatori forniscono le nuove bugne di virulenza con lo studio genomica sugli sforzi dell'antrace

Analizzando le sequenze genomiche da più di 400 sforzi del batterio che causa l'antrace, i ricercatori hanno fornito la prima prova che la severità - conosciuta tecnicamente come virulenza - degli sforzi specifici può essere collegata con il numero delle copie di determinati plasmidi che portano. I plasmidi sono strutture genetiche della cella che può riprodurrsi indipendente e sono responsabili della produzione la tossina dell'antrace e degli altri fattori di virulenza.

La ricerca ha trovato che gli sforzi dei batteri raccolti dagli esseri umani e dagli animali hanno teso ad avere più copie dei plasmidi di virulenza che quelle raccolte dalle sorgenti ambientali. La ricerca, una collaborazione fra gli scienziati al Georgia Institute of Technology ed il centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC), la raccolta del CDC usato degli sforzi di bacillus anthracis si sono riuniti intorno all'inizio del mondo negli anni 50.

“C'è un'ipotesi che il numero di copia - numero delle copie dei plasmidi - giochi che un ruolo in quanto virulento ogni sforzo è,„ ha detto Kostas Konstantinidis, un professore nel banco di assistenza tecnica civile ed ambientale al Georgia Institute of Technology. “Vogliamo capire quale sono gli sforzi più virulenti, che sono meno virulenti e che cosa spiegano la differenza. Questo studio fornisce la prima prova che c'è una differenza significativa nel numero di copia del plasmide che può essere collegato con la virulenza. Ma la più ricerca è necessaria verificare questa ipotesi emergente.„

La ricerca, che è stata patrocinata dal CDC e dal National Science Foundation, è stata riferita il 14 agosto nei mSystems del giornale, un giornale di accesso aperto dalla società americana per microbiologia. Lo studio ha compreso più di 600 gigabyte dei dati, che saranno divisi con altri ricercatori che lavorano per capire l'antrace.

Nell'antracite del B., due plasmidi - conosciuti come pXO1 e pXO2 - sono pezzi autonomi e indipendenti di DNA che codificano la tossina ed altri fattori di virulenza. In batteri, i plasmidi come questi tendono a muoversi intorno indipendentemente dai cromosomi principali degli organismi e possono saltare da uno sforzo ad un altro via i meccanismi genetici del trasferimento del DNA. La resistenza batterica agli antibiotici può anche essere trasferita attraverso il movimento del plasmide, per esempio. Interessante, questo studio ha trovato che la manifestazione dei plasmidi dell'antrace ha limitato lo scambio genetico fra gli sforzi; piuttosto, sono ereditati dall'antenato, simile ai cromosomi.

“Questi lavoro ed analisi supplementari eseguiti a tecnologia della Georgia ed al CDC su questi genoma dagli sforzi dell'antracite del B. intorno alla guida del mondo più ulteriormente definiscono la diversità globale di questa minaccia di salubrità,„ ha detto Alex Hoffmaster, capo del laboratorio selezionato zoonotico dell'agente del CDC e un co-author sull'articolo. “Capire più circa gli sforzi e la loro distribuzione può aiutarci più facilmente a determinare se i casi dell'antrace siano stati causati dalle sorgenti naturali o artificiali in modo da possiamo rispondere come necessario proteggere la sanità pubblica.„

La ricerca potrebbe anche fornire informazioni su altri organismi, Konstantinidis ha detto. “Oltre l'antracite del B., questo lavoro ha potuto contribuire a fornire una migliore comprensione del potenziale di virulenza di altri organismi che portano i simili plasmidi. Potere distinguere fra gli sforzi più virulenti e meno più virulenti è una più vasta sfida per microbiologia.„

Lo studio ha cominciato con i ricercatori dalla divisione del CDC degli agenti patogeni e della patologia di Alto-Conseguenza, che hanno usato le tecniche di prossima generazione per ordinare i diversi sforzi dell'antracite del B. L'agenzia ha fornito i sui dati al laboratorio di Konstantinidis a tecnologia della Georgia, dove l'assistente di ricerca del laureato Angela Pena-Gonzalez piombo l'analisi di bioinformatica dei dati.

“Potevamo usare i dati d'ordinamento per calcolare la correlazione del numero di copia con la sorgente di ogni sforzo,„ lei abbiamo spiegato. “Abbiamo usato l'intera lunghezza del plasmide per calcolare il numero di copia ed i nostri risultati sono stati basati sull'analisi delle centinaia di sforzi ottenuti non appena da parecchie sorgenti - esseri umani, animali e l'ambiente - ed una coppia di loro. Ciò era un vantaggio del nostro studio.„

Le tecniche analitiche sviluppate a tecnologia della Georgia hanno permesso che gli interi confronti del genoma fossero fatti sui più di 400 genoma - una sfida sostanziale di scienza di dati. La ricerca ha rivelato che i genoma dell'antracite del B. hanno portato, in media, 3,86 e 2,29 copie dei plasmidi pXO1 e pXO2 rispettivamente e che c'era una correlazione lineare positiva fra i numeri di copia dei due plasmidi.

“La tecnologia per fare questo intero sequenziamento del genoma è disponibile, ma il trattamento dei dati e dell'interpretazione non è ancora molto diretto,„ Konstantinidis ha detto. “La grandezza stessa dei dati richiede un trattamento specifico e una considerevole esperienza. Il modo in cui abbiamo analizzato questi dati era nemmeno i due anni disponibili fa quando abbiamo iniziato lo studio.„

Oltre la correlazione possibile del numero di copia di virulenza, lo studio egualmente ha mostrato che il genoma degli sforzi era sorprendente coerente. “Il lavoro indica che questi plasmidi sono relativamente stabili, sebbene abbiamo trovato alcuni sforzi che hanno avuti varietà differenti dei plasmidi che sembrano attenuare la virulenza,„ lui hanno detto.

Un punto seguente sarebbe di studiare più a fondo la correlazione possibile fra il numero di copia e la virulenza negli studi sugli animali.

Konstantinidis spera di continuare a collaborare con il CDC per guadagnare una migliore comprensione della virulenza e di altri fattori nell'antrace ed in altri organismi che hanno implicazioni per la salute pubblica.

“Il CDC dispone dei mezzi unici come questa raccolta degli sforzi dell'antrace e speriamo di continuare questa collaborazione più ulteriormente per capirlo che cosa sta accendendo con questa ed altri agenti patogeni,„ abbiamo detto. “Ci sono molte applicazioni alla salute pubblica ed a migliorare la nostra comprensione della biologia di base dietro questi organismi.„

Oltre a quelli già citati, il lavoro ha incluso Luis M. Rodriguez-r dal banco di tecnologia della Georgia di assistenza tecnica civile ed ambientale; e Chung K. Marston, Jay E. Gee, Christopher A. Gulvik, Cari B. Kolton, Elke Saile e Michael Frace dal CDC.

Sorgente: https://www.gatech.edu/