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Los investigadores ofrecen nuevas pistas de la virulencia con el estudio genomic de las deformaciones del ántrax

Analizando series genomic de más de 400 deformaciones de la bacteria que causa el ántrax, los investigadores han proporcionado las primeras pruebas que la severidad - conocida técnico como virulencia - de deformaciones específicas se puede relacionar con el número de copias de ciertos plásmidos que llevan. Los plásmidos son estructuras genéticas de la célula que puede reproducirse independientemente, y son responsables de producir la toxina del ántrax y otros factores de la virulencia.

La investigación encontró que las deformaciones de las bacterias cerco de seres humanos y de animales tendieron a tener más copias de los plásmidos de la virulencia que ésos cerco de fuentes ambientales. La investigación, una colaboración entre los científicos en el Instituto de Tecnología de Georgia y los centros para el control y prevención de enfermedades (CDC), la colección de la CDC usada de bacilo deformaciones del anthracis recolectaron de todo el mundo comenzar en los años 50.

“Hay una hipótesis que el número de copia - número de copias de los plásmidos - los juegos que un papel en cómo es virulento es cada deformación,” dijo a Kostas Konstantinidis, profesor en la escuela de la ingeniería civil y ambiental en el Instituto de Tecnología de Georgia. “Queremos entender cuáles son las deformaciones más virulentas, que son menos virulentas y qué explican la diferencia. Este estudio proporciona las primeras pruebas que hay una diferencia importante en el número de copia del plásmido que se puede relacionar con la virulencia. Pero más investigación es necesaria probar esta hipótesis emergente.”

La investigación, que fue patrocinada por la CDC y el National Science Foundation, fue denunciada el 14 de agosto en los mSystems del gorrón, un gorrón del acceso abierto de la sociedad americana para la microbiología. El estudio implicó más de 600 gigabytes de los datos, que serán compartidos con otros investigadores que trabajan para entender el ántrax.

En anthracis del B., dos plásmidos - conocidos como pXO1 y pXO2 - son los pedazos autónomos y independientes de DNA que codifican la toxina y otros factores de la virulencia. En bacterias, los plásmidos como éstos tienden a moverse alrededor independientemente de los cromosomas principales de los organismos, y pueden saltar a partir de una deformación a otra vía mecanismos genéticos de la transferencia de la DNA. La resistencia a los antibióticos bacteriana se puede también transferir a través del movimiento del plásmido, por ejemplo. Interesante, este estudio encontró que la demostración de los plásmidos del ántrax limitó cantina genética entre las deformaciones; bastante, se heredan del antepasado, similar a los cromosomas.

“Este trabajo y análisis adicionales realizados en la tecnología de Georgia y la CDC en estos genomas de deformaciones de la ayuda del anthracis del B. de todo el mundo definen más lejos la diversidad global de esta amenaza de la salud,” dijo a Alex Hoffmaster, jefe del laboratorio selecto zoonótico del agente de la CDC y co-autor en el artículo. La “comprensión más sobre las deformaciones y su distribución puede ayudarnos más fácilmente a determinar si los casos del ántrax fueron causados por fuentes naturales o artificiales así que podemos responder según las necesidades para proteger la salud de público.”

La investigación podría también ofrecer la información sobre otros organismos, Konstantinidis dijo. “Más allá de anthracis del B., este trabajo podía ayudar a ofrecer una mejor comprensión del potencial de la virulencia de otros organismos que llevaban plásmidos similares. El poder distinguir entre deformaciones más virulentas y menos más virulentas es un reto más amplio para la microbiología.”

El estudio comenzó con los investigadores de la división de la CDC de patógeno y de patología de la Alto-Consecuencia, que utilizaron técnicas de la siguiente-generación para ordenar deformaciones diversas del anthracis del B. La dependencia ofreció sus datos al laboratorio de Konstantinidis en la tecnología de Georgia, en donde el asistente de investigación del graduado Angela Pena-Gonzalez llevó el análisis de la bioinformática de los datos.

“Podíamos utilizar los datos de secuencia para calcular la correlación del número de copia con la fuente de cada deformación,” ella explicamos. “Utilizamos el largo entero del plásmido para calcular el número de copia, y nuestros resultados fueron basados en el análisis de centenares de deformaciones obtenidas de varias fuentes - seres humanos, animales y el ambiente - y no apenas un par de ellas. Ésta era una ventaja de nuestro estudio.”

Las técnicas analíticas desarrolladas en la tecnología de Georgia permitieron que las comparaciones enteras del genoma fueran hechas en los más de 400 genomas - un reto sustancial de la ciencia de los datos. La investigación reveló que los genomas del anthracis del B. llevaron, por término medio, 3,86 y 2,29 copias de los plásmidos pXO1 y pXO2 respectivamente, y que había una correlación lineal positiva entre los números de copia de los dos plásmidos.

“La tecnología para hacer esta secuencia entera del genoma está disponible, pero el tramitación de los datos y de la interpretación no es todavía muy directo,” Konstantinidis dijo. “La misma magnitud de los datos requiere un proceso específico y una considerable experiencia. La manera de la cual analizábamos estos datos era ni siquiera hace dos años disponibles cuando comenzamos el estudio.”

Más allá de la correlación posible del número de copia de virulencia, el estudio también mostró que el genoma de las deformaciones era asombrosamente constante. “El trabajo muestra que estos plásmidos son relativamente estables, aunque encontramos algunas deformaciones que tenían diversas variedades de los plásmidos que parecen haber atenuado la virulencia,” él dijeron.

Un paso siguiente sería investigar más lejos la correlación posible entre el número de copia y la virulencia en los estudios animales.

Konstantinidis espera continuar el colaborar con la CDC para ganar una mejor comprensión de la virulencia y de otros factores en ántrax y otros organismos que tengan implicaciones para la salud pública.

“La CDC tiene recursos únicos como esta colección de deformaciones del ántrax, y esperamos continuar esta colaboración para entenderlo más lejos qué está continuando con esto y otros patógeno,” dijimos. “Hay muchos usos a la salud pública y a perfeccionar nuestra comprensión de la biología básica detrás de estos organismos.”

Además de ésos mencionados ya, el trabajo incluyó a Luis M. Rodriguez-r de la escuela de la tecnología de Georgia de la ingeniería civil y ambiental; y Chungkin K. Marston, Jay E. Gee, Christopher A. Gulvik, Cari B. Kolton, Elke Saile y Michael Frace de la CDC.

Fuente: https://www.gatech.edu/