DNA-Blaupause des tödlichen Cholera-Bakteriums enthüllt

DNA-Blaupause des tödlichen Cholera-Bakteriums enthüllt
DNA-Blaupause des tödlichen Cholera-Bakteriums enthüllt
Anonim

Wie in der dieswöchigen Ausgabe der Zeitschrift Nature berichtet, haben Wissenschaftler die gesamte Reihenfolge der gepaarten chemischen Bausteine ​​bestimmt, aus denen die DNA des tödlichen Cholera-Bakteriums besteht, einem ur alten ansteckenden Feind. Die kommaförmige Mikrobe Vibrio cholerae verursacht eine schwere Durchfallerkrankung, die seit mindestens 1.000 Jahren in Südasien endemisch ist. Seit 1817 hat es sich weltweit ausgebreitet und sieben Pandemien verursacht. Zwischen den Ausbrüchen gedeiht der Organismus im Brackwasser sowohl in harmlosen als auch in krankheitserregenden Formen.

"Die Bestimmung der Genomsequenz von medizinisch wichtigen Krankheitserregern wie Vibrio cholerae ist enorm vielversprechend, um uns dabei zu helfen, einige der hartnäckigsten Infektionskrankheiten der Welt zu bekämpfen", kommentiert Anthony S.Fauci, M.D., Direktor des National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), das das Projekt finanzierte. „Neben dem Beitrag zu unserem Verständnis, wie eine Mikrobe Krankheiten verursacht und in der Umwelt überlebt, ermöglichen Sequenzierungsstudien Wissenschaftlern, Gene zu lokalisieren, die zu potenziellen neuen Zielen für Impfstoffkandidaten, Medikamente und Diagnoseinstrumente führen können.

"Die Cholera wurde von vielen Menschen ausgiebig untersucht, dennoch werden weiterhin wichtige neue Entdeckungen gemacht", fügt er hinzu. "Die verfügbare Sequenz wird diese Bemühungen enorm erleichtern."

Ein talentiertes Team von Cholera- und Genomsequenzierungsexperten trug zum Erfolg des Projekts bei. Dazu gehören John Mekalanos, Ph.D., von der Harvard Medical School, ein renommierter Mikrobiologe, der untersucht, wie bakterielle Virulenzfaktoren Krankheiten verursachen; Rita Colwell, Ph.D., Direktorin der National Science Foundation von der University of Maryland, eine Expertin für die Persistenz von V. cholerae in der Umwelt; und die Genomexpertin Claire M.Fraser, Ph.D., und John Heidelberg, Ph.D., vom Institute for Genomic Research (TIGR) in Rockville, Maryland.

Das Projekt begann Ende 1996, eine der frühesten von NIAID finanzierten Bemühungen zur Sequenzierung mikrobieller Genomsequenzen, und sein Ergebnis wurde lange erwartet. Seitdem hat NIAID sein Portfolio solcher Stipendien schnell erweitert, und es gibt jetzt mehr als 30.

Eines der ungewöhnlichsten Ergebnisse des Cholera-Projekts ist, dass der Organismus anstelle eines kreisförmigen Chromosoms, wie die meisten Bakterien, zwei hat, bemerkt Dennis Lang, Ph.D., Programmbeauftragter des NIAID für bakterielle und virale Darmerkrankungen. „Als das Team auf neue Forschungsergebnisse aufmerksam wurde, die darauf hinwiesen, dass Cholera-Stämme möglicherweise zwei Chromosomen haben, fügten sie die endgültige Sequenz schnell in zwei separate Elemente zusammen.“

Das größere Chromosom, das fast 3 Millionen Basenpaare umfasst, enthält die meisten kritischen Gene des Organismus, einschließlich derjenigen, die für krankheitsverursachende Toxine und Proteine ​​kodieren, die essentielle Zellfunktionen ausführen.Das kleinere Chromosom ist etwa ein Drittel seiner Größe. „Beide Chromosomen sind essentiell“, sagt Dr. Lang. „Du könntest keinen von beiden beseitigen und den Organismus lebensfähig machen.“

Neben der Aufklärung der Rolle des Bakteriums bei Krankheiten werden die Sequenzinformationen Wissenschaftler in die Lage versetzen, spezifische Fragen darüber zu untersuchen, wie V. cholerae in der Umwelt überlebt und fortbesteht, was manchmal durch die Besiedelung von Algen und anderen Meereslebewesen geschieht. „Hunderte verschiedener Stämme des Bakteriums existieren, und wie sie interagieren und sich entwickeln, ist weitgehend ein Rätsel“, bemerkt Dr. Lang.

Dr. Colwell und andere glauben seit langem, dass das Bakterium in einen Ruhezustand eintritt, in dem es, ähnlich wie Bakteriensporen, lebt, sich aber nicht vermehrt, wenn es nicht durch bestimmte Umweltbedingungen ausgelöst wird. „Die Autoren des Nature-Artikels fanden einige Gene im Cholera-Genom“, sagt Dr. Lang, „die mit Genen von sporulierenden Bakterien verwandt zu sein scheinen.Welche Rolle diese Cholera-Gene in diesem Ruhezustand spielen könnten, bleibt abzuwarten, aber diese Informationen werden viel Futter für diese Forschung liefern."

Der V. cholerae-Stamm, der sequenziert wurde, ein virulenter El Tor-Stamm, der seit vielen Jahren in klinischen Studien verwendet wird, ist auch ein Stamm, den NIAID in großen Mengen produziert hat und an Forscher weltweit für Impfstoffstudien liefert.

Cholera setzt schnell ein und tritt am häufigsten in Epidemien auf, die durch kontaminiertes Wasser verbreitet werden. Orale Rehydrierung ist eine wirksame Behandlung, aber unbehandelt verursacht Cholera schweren Durchfall, der eine hohe Sterblichkeitsrate hat, insbesondere bei kleinen Kindern. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation im Jahr 1999 starben fast 8.500 Menschen und weitere 223.000 erkrankten weltweit an Cholera.

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