väärä-väri lähetyksen elektroni micrograph useita bakteriofagit kiinnitetty bakteeri-solun seinämän. Luotto: Wikimedia Commons
uusi geneettinen lähestymistapa voi nopeuttaa tutkimuksen faagi-mikrobin yhteisvaikutuksia vaikutuksia terveys -, maatalous -, ja ilmasto.
Tutkijat etsivät jatkuvasti uusia ja parempia tapoja käsitellä bakteerit, voidaan se poistaa sairauksia aiheuttavia kantoja tai muuttaa mahdollisesti hyödyllisiä kantoja., Ja huolimatta lukuisista fiksu huumeiden ja geenitekniikan työkaluja ihmiset ovat keksineet näitä tehtäviä varten, nämä lähestymistapoja voi tuntua kömpelö verrattuna viritetty hyökkäyksiä käymästä faagien – viruksia, jotka saastuttavat bakteerit.
Faagit, kuten muita loisia, kehittyvät jatkuvasti tapoja kohdentaa ja hyödyntää heidän erityisten isäntä bakteeri-kanta, ja puolestaan, bakteerit kehittyvät jatkuvasti keinoja kiertää faagien., Nämä jatkuvat taistelut selviytymisestä tuottavat uskomattoman erilaisia molekulaarisia arsenaaleja, joita tutkijat haluavat tutkia, mutta se voi olla pitkäveteistä ja työvoimavaltaista.
saadakseen tietoa näistä puolustusstrategioista Berkeley Labin tutkijoiden johtama ryhmä on juuri kehittänyt tehokkaan ja edullisen uuden menetelmän. Kuten raportoitu PLOS Biology, joukkue osoitti, että yhdistelmä kolmesta tekniikoita voi paljastaa joka bakteeri-reseptoreihin faagien virus tartuttaa solun, sekä mitä solumekanismeja bakteerit käyttävät vastata faagi-infektion.,
”Huolimatta lähes vuosisadan molekyylitason työtä, taustalla olevien mekanismien faagi-isäntä vuorovaikutukset ovat ainoa tunnettu muutaman paria, jossa isäntä on hyvin tutkittu malli organismi, joka voi olla viljellään laboratoriossa”, sanoi vastaava kirjoittaja Vivek Mutalik, tutkijana Berkeley Lab on Ympäristö-Genomiikka ja systeemibiologia (REAKTORIA) Jako. ”Kuitenkin, faagien runsaslukuisimpia biologisia olentoja Maan päällä, ja koska niiden vaikutus bakteereja, ne ovat keskeisiä tekijöitä ympäristö-ravinteiden kierto -, maatalous-lähtö, ja ihmisten ja eläinten terveydelle., Se on tullut välttämätöntä saada lisää perustavaa tietoa näiden yhteisvaikutuksia, jotta voidaan paremmin ymmärtää maapallon microbiomes ja kehittää uusia lääkkeitä, kuten bakteerit-pohjainen rokotteita tai faagi cocktaileja hoitoon antibiooteille vastustuskykyisiä infektioita.”
Loistava valo ”pimeä aine”
joukkue on kolmiosaisen lähestymistavan, jota kutsutaan viivakoodilla loss-of-function-ja gain-of-function kirjastot, käytetään vakiintuneita tekniikka luoda geeni poistot ja lisää myös geenien ilmentyminen, mitkä geenit bakteerit käyttävät kiertää faagien., Tämä tieto kertoo myös tutkijoille, mihin reseptoreihin fagit kohdistuvat joutumatta analysoimaan fagien genomeja. (Tutkijat kuitenkin aikovat mukauttaa tekniikkaa käyttää viruksia tulevaisuudessa, oppia vielä enemmän niiden toiminnasta.)
Mutalik kollegoineen testasi menetelmäänsä kahdella E. coli-bakteerikannalla, joiden tiedetään olevan 14 geneettisesti monimuotoisen faasin kohteena., Niiden tulokset vahvistivat, että menetelmä toimii sujuvasti nopeasti paljastaen sama sarja faagi-reseptoreihin, joka oli aiemmin tunnistettu läpi vuosikymmenten tutkimukseen, ja tarjosi myös uusia hittejä, jotka olivat jääneet aiemmissa tutkimuksissa.
taiteellinen renderöinti faagien. Luotto: Antara Mutalik
Mukaan Mutalik, lähestymistapa voi myös olla skaalattu-jopa samanaikaisesti arvioida faagin suhteita satoja bakteereja näytteet erilaisissa ympäristöissä., Tämä tekee siitä paljon helpompi tutkijat tutkia maapallon biologinen ”pimeä aine”, joka viittaa unculturable ja siksi huonosti tunnettuja mikro-organismeja, jotka runsaasti monissa ympäristöissä. On arvioitu, että 99% kaikista elävistä mikro-organismeista ei ole viljeltävissä laboratoriossa.
joukkueen lähestymistapa tarjoaa myös mahdollisuuden yhtenäistää geenivaroja käytetään faagin tutkimus, joka on aina ollut ad-hoc ja erittäin vaihteleva prosessi, ja luoda jaettavissa reagenssit ja aineistot.,
”rooli faagien on valtava ’tunnettu-tuntematon, kuten tiedämme, on olemassa faagien kaikkialla, mutta tuskin tietää mitään muuta. Ymmärrämme esimerkiksi alle 10 prosenttia geeneistä, jotka on koodattu aiemmin sekvensoituihin Fage-genomeihin, Mutalik sanoi. ”Nyt kun meillä vihdoin on virtaviivainen työkalu tarkastella faagit, on olemassa monia jännittäviä kysymyksiä voimme alkaa vastata, ja mahdollisuus tehdä ero maailman.,”
Tämä työ johti Mutalik ja muiden REAKTORIA tutkijat Adam Arkin ja Adam Deutschbauer Berkeley Lab, yhteistyössä tutkijoiden UC Berkeley ja Evergreen State College. Tutkimusta rahoittivat Mikrobiologian ohjelma Innovatiivisia Genomics Instituutin ja ENIGMA, Tieteellinen tarkennusalue ohjelma johti Berkeley Lab ja tukee DOE Office of Science.
