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Os pesquisadores fornecem indícios novos da virulência com o estudo genomic de tensões do antraz

Analisando seqüências genomic de mais de 400 tensões da bactéria que causa o antraz, os pesquisadores forneceram a primeira evidência que a severidade - conhecida tècnica como a virulência - de tensões específicas pode ser relacionada ao número de cópias de determinados plasmídeo que levam. Os plasmídeo são estruturas genéticas da pilha que pode reproduzir independente, e são responsáveis para produzir a toxina do antraz e outros factores da virulência.

A pesquisa encontrou que as tensões das bactérias recolhidas dos seres humanos e dos animais tenderam a ter mais cópias dos plasmídeo da virulência do que aquelas recolhidas das fontes ambientais. A pesquisa, uma colaboração entre cientistas no Instituto de Tecnologia de Geórgia e os centros para o controlo e prevenção de enfermidades (CDC), a coleção do CDC usado do bacilo tensões da antracite recolheram de todo o mundo o começo nos anos 50.

“Há uma hipótese que o número de cópia - número de cópias dos plasmídeo - os jogos que um papel em como virulento cada tensão é,” disse Kostas Konstantinidis, um professor na escola da engenharia civil e ambiental no Instituto de Tecnologia de Geórgia. “Nós queremos compreender quais são as tensões mais virulentos, que são menos virulentos e o que explica a diferença. Este estudo fornece a primeira evidência que há uma diferença significativa no número de cópia do plasmídeo que pode ser relacionado à virulência. Mas mais pesquisa é necessário testar esta hipótese emergente.”

A pesquisa, que foi patrocinada pelo CDC e pelo National Science Foundation, foi relatada o 14 de agosto nos mSystems do jornal, um jornal do acesso aberto da sociedade americana para a microbiologia. O estudo envolveu mais de 600 gigas byte dos dados, que serão compartilhados com outros pesquisadores que trabalham para compreender o antraz.

Na antracite do B., dois plasmídeo - conhecidos como pXO1 e pXO2 - são as partes autônomas e independentes de ADN que codificam a toxina e outros factores da virulência. Nas bactérias, os plasmídeo como estes tendem a mover-se ao redor independentemente dos cromossomas principais dos organismos, e podem saltar de uma tensão a outra através dos mecanismos genéticos de transferência do ADN. A resistência bacteriana aos antibióticos pode igualmente ser transferida através do movimento do plasmídeo, por exemplo. Interessante, este estudo encontrou que a mostra dos plasmídeo do antraz limitou a troca genética entre tensões; um pouco, são herdados do antepassado, similar aos cromossomas.

“Estes trabalho e análises adicionais executados na tecnologia de Geórgia e no CDC nestes genomas das tensões da ajuda da antracite do B. de todo o mundo definem mais a diversidade global desta ameaça da saúde,” disse Alex Hoffmaster, chefe do laboratório seleto Zoonotic do agente do CDC e um co-autor no artigo. “Compreender mais sobre as tensões e sua distribuição pode ajudar-nos mais facilmente a determinar se os casos do antraz estiveram causados por fontes naturais ou sintéticas assim que nós podemos responder como necessário para proteger a saúde de público.”

A pesquisa poderia igualmente fornecer a informação sobre outros organismos, Konstantinidis disse. “Além da antracite do B., este trabalho podia ajudar a fornecer uma compreensão melhor do potencial da virulência de outros organismos que levam plasmídeo similares. Poder distinguir entre umas tensões mais virulentos e menos mais virulentos é um desafio mais largo para a microbiologia.”

O estudo começou com os pesquisadores da divisão do CDC dos micróbios patogénicos e da patologia da Alto-Conseqüência, que usaram técnicas da próxima geração para arranjar em seqüência tensões diversas da antracite do B. A agência forneceu seus dados ao laboratório de Konstantinidis na tecnologia de Geórgia, onde o assistente de pesquisa Angela do graduado Pena-Gonzalez conduziu a análise da bioinformática dos dados.

“Nós podíamos usar os dados arranjando em seqüência para calcular a correlação do número de cópia com a fonte de cada tensão,” ela explicamos. “Nós usamos o comprimento inteiro do plasmídeo para calcular o número de cópia, e nossos resultados foram baseados na análise das centenas de tensões obtidas de diversas fontes - seres humanos, animais e o ambiente - e não apenas um par elas. Esta era uma vantagem de nosso estudo.”

As técnicas analíticas desenvolvidas na tecnologia de Geórgia permitiram que as comparações inteiras do genoma fossem feitas nos mais de 400 genomas - um desafio substancial da ciência dos dados. A pesquisa revelou que os genomas da antracite do B. levaram, em média, 3,86 e 2,29 cópias dos plasmídeo pXO1 e pXO2 respectivamente, e que havia uma correlação linear positiva entre os números de cópia dos dois plasmídeo.

“A tecnologia para fazer este arranjar em seqüência inteiro do genoma está disponível, mas o processamento dos dados e da interpretação não é ainda muito directo,” Konstantinidis disse. “O valor mesmo dos dados exige um processo específico e uma experiência considerável. A maneira em que nós analisamos estes dados era nem sequer dois anos disponíveis há quando nós começamos o estudo.”

Além da correlação possível do número de cópia de virulência, o estudo igualmente mostrou que o genoma das tensões era surpreendentemente consistente. “O trabalho mostra que estes plasmídeo são relativamente estáveis, embora nós encontramos algumas tensões que tiveram variedades diferentes dos plasmídeo que parecem ter atenuado a virulência,” ele disseram.

Um passo seguinte seria investigar mais a correlação possível entre o número de cópia e a virulência nos estudos animais.

Konstantinidis espera continuar a colaborar com o CDC para ganhar uma compreensão melhor da virulência e dos outros factores no antraz e nos outros organismos que têm implicações para a saúde pública.

“O CDC tem recursos originais como esta coleção de tensões do antraz, e nós esperamos continuar esta colaboração a compreendê-lo mais o que está indo sobre com esta e outros micróbios patogénicos,” dissemos. “Há muitas aplicações à saúde pública e a melhorar nossa compreensão da biologia básica atrás destes organismos.”

Além do que aqueles já mencionados, o trabalho incluiu Luis M. Rodriguez-r da escola da tecnologia de Geórgia da engenharia civil e ambiental; e Chung K. Marston, gaio E. Gee, Christopher A. Gulvik, Cari B. Kolton, Elke Saile e Michael Frace do CDC.

Source: https://www.gatech.edu/