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La ricerca mostra come il fungo comune ottiene la flessibilità vivere negli ambienti differenti ospite

I albicans del candida del fungo è trovato nel tratto gastrointestinale circa della metà degli adulti in buona salute con piccolo se dell'effetto, eppure egualmente causa un'infezione oft-interna di sangue fra i pazienti con i sistemi immunitari compromessi, compreso quelli con il HIV/AIDS. La nuova ricerca dalle guide di Brown University mostra come questo fungo ottiene la flessibilità vivere in questi ambienti notevolmente differenti.

La ricerca ha trovato che i campioni pazienti del fungo mancano frequentemente di una copia di un gene che servisce da regolatore matrice vitale. In laboratorio, queste celle possono passare regolarmente ad avere un insieme differente dei tratti, o del fenotipo, perdendo l'altra copia. Le celle con una o due copia del regolatore matrice sembrano bianche a colori e sono più virulente nelle infezioni di sangue mentre le celle che mancano di entrambe le copie producono le colonie “grige„ che possono predominare nel tratto gastrointestinale.

“La diversità in specie microbiche le protegge dai cambiamenti nel loro ambiente,„ ha detto il Bennett di Richard, un professore nel dipartimento di Brown di microbiologia e dell'immunologia molecolari. “Se hanno diversità, una sottopopolazione delle celle può potere adattarsi, anche se il resto della popolazione non può. Abbiamo trovato che alcuni campioni dei albicans del candida possono passare il fenotipo perché già stanno portando una copia inattivata di un gene in questo hotspot genetico.„

Lo studio è stato pubblicato martedì 26 febbraio, nel host e nel microbo delle cellule del giornale.

I hotspot per le mutazioni genetiche sono un nuovo e piuttosto sorprendente, meccanismo affinchè i funghi malattia-causanti acquistino la diversità di tratto, ma il meccanismo è ben noto fra i batteri, Bennett ha detto. Questa varietà di tratti aiuta il candida a adattarsi agli ambienti differenti ospite.

Per esempio, il fungo del candida può essere trovato nel tratto gastrointestinale di 40 - 60 per cento degli adulti in buona salute con piccolo se tutto l'effetto. Può anche causare le infezioni di lievito seccante ed il tordo orale. D'altra parte, in persone con un sistema immunitario compromesso -- come coloro che ha AIDS, sta subendo la chemioterapia o sta preparando per un trapianto di organi -- Il candida può entrare nella circolazione sanguigna. Questa infezione seria è interna in 40 - 60 per cento dei casi perché è difficile da trattare, Bennett ha detto.

Hotspot di mutazione

Shen-Huan Liang, uno studente di laurea nel programma del pathobiology di Brown, esaminato 63 campioni diversi dai pazienti, compreso un dal tratto gastrointestinale, dal tordo orale e dalle infezioni patogene della circolazione sanguigna. Ha trovato che sette di quegli sforzi -- più di 10 per cento -- una o entrambe la copia mancate di di un regolatore matrice specifico ha chiamato EFG1. EFG1 è una proteina che regolamenta i tratti quali virulenza, metabolismo e l'opzione fra la crescita come lievito unicellulare o i filamenti multicellulari.

Anche se EFG1 contribuisce all'infettività del candida, uno degli sforzi che mancano di entrambe le copie di proveniva da un'infezione di sangue. Un altro proveniva da un paziente con il tordo orale. Entrambi gli sforzi clinici sono comparso “gray„ una volta sviluppati sull'agar speciale. Cinque sforzi hanno avuti una copia del gene e sembrata bianca, ma passata allo stato grigio in fino a 10 per cento delle colonie della figlia. Il gruppo di ricerca ha trovato le numerose mutazioni differenti del DNA che hanno interrotto la funzione del gene. Il gene contiene almeno quattro regioni di sequenze ripetitive del DNA, che il Bennett suggerito può rendere ad un hotspot per le mutazioni genetiche.

“Il gene EFG1 sembra alla centrale a molta biologia dei albicans del candida, in modo da continua ottenere colpito ripetutamente dalle mutazioni,„ Bennett ha detto. “È interessante che queste sequenze ripetitive possono essere subite una mutazione molto facilmente e perdere questo gene sta fornendo chiaramente un certo tipo di vantaggio selettivo.„

Le mutazioni ai geni critici sono tipicamente probabilmente abbastanza nocive. Tuttavia, in questo caso potrebbe essere piuttosto come il vantaggio da essere eterozigotica per il tratto della cellula falciforme in esseri umani, Bennett ha detto. La gente con una copia normale del gene dell'emoglobina ed una copia della mutazione della cellula falciforme è più resistente a malaria che quelle con due copie normali del gene. Tuttavia, la gente con due copie della mutazione della cellula falciforme ha anemia faciforme e soffre dagli episodi di dolore unito ed addominale, dell'anemia e di un sistema immunitario indebolito, in modo da può essere un bilanciamento che delicato ha aggiunto.

Nell'esame dei albicans del candida, il gruppo di ricerca ha voluto determinare se mancare di una copia del gene fornisse uno sforzo un vantaggio evolutivo nei tratti gastrointestinali dei mouse. Per provare questo, i ricercatori hanno combinato uno sforzo con entrambe le copie di EFG1 in un rapporto di 50:50 con uno sforzo che manca di una copia ed hanno presentato la miscela nell'intestino dei mouse. I ricercatori poi hanno analizzato le celle fungose presenti nell'escremento degli animali durante parecchie settimane. Dopo i due - sei giorni, alcune delle celle dallo sforzo che manca di una copia del regolatore matrice hanno perso la seconda copia e le celle grige risultanti quindi hanno predominato nella popolazione.

I ricercatori egualmente hanno eseguito gli esperimenti in cui hanno introdotto uno sforzo paziente che contiene soltanto una copia del regolatore matrice. Queste celle erano inizialmente bianche ma finalmente hanno perso l'altra copia di EFG1 e sono diventato grige. Queste nuove celle grige hanno assunto la direzione ancora della colonizzazione dell'intestino.

Per concludere, il gruppo ha verificato la competitività di vari sforzi nelle infezioni della circolazione sanguigna. In questo ambiente differente, hanno trovato che lo sforzo che manca di entrambe le copie del gene EFG1 ha predominato nel rene, nella milza e nel fegato sopra uno sforzo che manca di appena una copia, anche se il precedente era meno interno al host. I ricercatori potevano distinguere l'efficace colonizzazione dei tessuti diversi dall'infezione che ha ucciso il host.

Il Bennett ha avvertito che questo studio ha osservato soltanto la perdita del EFG1 nelle capsule di Petri Ed in mouse. In futuro, vorrebbe lavorare con i clinici per raccogliere i campioni più fungosi dai pazienti -- entrambi dagli organi infettati differenti e dal tratto gastrointestinale -- e su un periodo di tempo esteso. Ciò fornirà una migliore comprensione di come i albicans del candida si adatta agli ambienti differenti presso i pazienti, le mutazioni di ruolo EFG1 può giocare in pazienti differenti e di come le sottopopolazioni differenti dei funghi reagiscono al trattamento.

Continuando nel laboratorio, Bennett ha detto che avrebbe voluto studiare i dettagli di nocciolo del hotspot di mutazione, compreso la misurazione della frequenza esatta che le mutazioni si presentano nel hotspot confrontato al resto del genoma e di determinazione del meccanismo di queste mutazioni.

“Una grande domanda per tutti i microbiologi è: “Come rappresentante è catturando un singolo isolato, o un unicellulare, delle specie globale? “„ Bennett ha detto. “Abbiamo imparato che mentre studiare un isolato è un buon posto da cominciare, non è l'intera maschera, specialmente quando state parlando dei microbi.„