Entdeckung der Paarung in infektiöser Hefe öffnet Tür zur Genkartierung und Arzneimittelentwicklung

Entdeckung der Paarung in infektiöser Hefe öffnet Tür zur Genkartierung und Arzneimittelentwicklung
Entdeckung der Paarung in infektiöser Hefe öffnet Tür zur Genkartierung und Arzneimittelentwicklung
Anonim

MINNEAPOLIS / ST. PAUL – In einer Entdeckung, die die Tür zum Verständnis – und zur Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung – der Virulenz in infektiöser Hefe öffnet, haben Wissenschaftler der University of Minnesota einen Weg gefunden, die Hefe, Candida albicans, zur Paarung zu induzieren. Sexuelle Paarung war bei der Hefe, die zu den fünf häufigsten Ursachen für Infektionen bei immungeschwächten oder geschwächten Patienten zählt, bisher unbekannt. Der Paarungsprozess ist eine notwendige Grundlage für genetische Experimente, die die an der Virulenz beteiligten Gene aufdecken und die Entwicklung neuer Medikamente ermöglichen könnten, um diesen Genen entgegenzuwirken.Die Arbeit wird in der Science-Ausgabe vom 14. Juli erscheinen.

"Wir haben in all den 20 Jahren, in denen wir mit Candida albicans gearbeitet haben, nach diesem Phänomen gesucht", sagte Beatrice Magee, Erstautorin des Berichts und leitende Wissenschaftlerin an der Universität. "Wir konnten wichtige Erkenntnisse aus anderen Labors übernehmen und sie synthetisieren, um unsere Entdeckung zu machen." Ihr Co-Autor ist P.T. Magee, Professor für Genetik, Zellbiologie und Entwicklung.

Candida albicans verursacht eine Vielzahl von Infektionen, darunter Vaginitis und eine lebensbedrohliche Infektion, die bei AIDS-Patienten üblich ist und das Schlucken verbietet. Wenn es in den Blutkreislauf gelangt, kann es in Nieren oder Herzklappen, insbesondere künstlichen Klappen, wachsen und Herzinsuffizienz, P.T. Sagte Magee.

Die Wissenschaftler veranlassten Hefezellen, die normalerweise diploid sind – das heißt, sie haben zwei Sätze von jedem Chromosom – zu fusionieren und Zellen mit vier Sätzen von jedem Chromosom zu bilden. Damit Wissenschaftler jedoch Vererbungsmuster sehen können, die eine Kartierung von Genen ermöglichen, muss ein zweiter Schritt erfolgen.In diesem Schritt, der Meiose genannt wird, würde sich jede Zelle in zwei Tochterzellen teilen, die zwei Kopien jedes Chromosoms in zufälligen Kombinationen erh alten.

"Dieser Schritt existiert mit ziemlicher Sicherheit", sagte P.T. Magier. „Wir arbeiten hart daran, es zu finden, und wenn wir das tun, wird es einfach sein, alle Arten von Hefestämmen herzustellen, die uns dabei helfen, herauszufinden, welche Gene für die Virulenz wichtig sind.“Sobald die Gene und ihre Funktionen identifiziert sind, können Wissenschaftler daran arbeiten, Medikamente zu entwickeln, die diesen Funktionen entgegenwirken.

Candida hat acht Chromosomen, und die Paarungsfähigkeit wird von einem Gen auf Chromosom 5 gesteuert. Dieses Gen kommt in zwei Formen vor, "a" und "alpha". Die meisten klinisch isolierten Zellen haben beide Formen, eine auf jeder Kopie von Chromosom 5. Solche "a/alpha"-Zellen können sich nicht paaren. Manchmal verliert eine Zelle jedoch eine Kopie eines Chromosoms. Das Team der University of Minnesota fand heraus, dass es nach Zellen suchen konnte, die eine Kopie von Chromosom 5 verloren hatten.Solche Zellen tragen entweder die a- oder die alpha-Form des Gens und können daher gepaart werden – aber nur mit Zellen, die die entgegengesetzte Form tragen.

Wenn Wissenschaftler Candida-Zellen dazu bringen, die Paarung bis zum Abschluss durchzuführen – das heißt, durch Meiose –, wird es möglich sein, Gene auszusortieren, die im Verdacht stehen, eine Rolle bei der Fähigkeit der Hefe zu spielen, Krankheiten zu verursachen, sagte P.T. Sagte Magee. Beispielsweise kann es sein, dass mehrere Gene ähnliche Funktionen erfüllen, aber ob diese Funktionen bei der Entstehung von Krankheiten eine Rolle spielen, lässt sich erst testen, wenn die einzelnen Gene durch Paarung in verschiedene Nachkommenklone getrennt werden. Sobald diese Gene identifiziert und charakterisiert sind, können Medikamente entwickelt werden, die auf sie abzielen.

"Solche Medikamente werden vielen geschwächten Patienten das Leben retten und Verfahren wie Herztransplantationen viel sicherer machen als heute", sagte P.T. Magee.

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