Понимание устойчивости к антибиотикам: Используя экспериментальные и вычислительные методы, исследователи показывают работы бактериальной системы обороны

Сталкиваясь с общим – или исторический – угроза, такая как лишение питательных веществ, смертельный Стрептококк бактерии pneumoniae проявляет высоко организованный ответ – один под влиянием генетической эволюции бактерий и приведенный в действие генами, которые совместно отвечают на напряжение, исследователи нашли. Но, когда столкнуто с антибиотиками – относительно новой формой напряжения – бактерия устанавливает, что запутанная защита, согласно исследованию «Антибиотики Разрушают Координацию Между Транскрипционными и Фенотипичными Ответами Напряжения у Патогенных Бактерий», издал сегодня в журнале Cell Reports.

«Мы показываем, что питательное вещество подчеркивает результаты в высоко организованном ответе от бактерии», сказали Адъюнкт-профессор Biology Tim van Opijnen, научный руководитель исследования. «Это в основном, кажется, признает напряжение и знает, как иметь дело с ним.«Но ответ на антибиотики был высоко дезорганизован, показав, что организм испытывает трудности с этим напряжением, испытывая все виды несвязанных вещей прийти к решению и преодолеть напряжение», сказал он. «Это показывает, что бактерия намного менее знакома с антибиотиками, не ‘зная’, как ответить соответственно».

Ван Опиджнен, чей управляемый данными исследованием помог установить понимание того, как бактерии полагаются на основные генетические сети, чтобы функционировать, сказал, что результаты могут продвинуть развитие новых наркотиков и также помочь предсказать, как бактерии развиваются, приспосабливаются и становятся стойкими к антибиотикам.Ван Опиджнен и соавторы, Карен Чжу, до н.э докторант, и бывший постдокторский исследователь Пол Дженсен, теперь в Университете Иллинойса, объединили большие количества экспериментальных данных с новой, крупномасштабной вычислительной моделью, которую они разработали, чтобы произвести новое понимание и бросить вызов некоторым долго проводимым предположениям о взаимодействии между бактериями и наркотиками, разработанными, чтобы рассматривать их.S. pneumoniae ежегодно убивает приблизительно 1,5 миллиона человек.

В предшествующем исследовании ван Опиджнен и коллеги показали, что различные штаммы бактерии исключительно отвечают на антибиотики. На этот раз исследовательская группа смотрела на то, как напряжения отвечают на различные стрессоры.

Команда использовала два аналитических подхода – один в использовании много лет и одном развитом в лаборатории ван Опиджнена.Команда использовала процесс, известный как упорядочивающая РНК, или РНК-Seq, чтобы оценить бактериальные гены, которые побуждены измениться, процесс, известный как транскрипция.

Эта деятельность долго рассматривалась как главная в понимании, как бактерии сражаются с антибиотиками и другими стрессорами.Команда соединила тот анализ со своей собственной техникой: упорядочивающая вставка транспозона, или Tn-Seq. Развитый ван Опиджненом, Tn-Seq прочесывает миллионы генетических последовательностей и генных функций одиночных игр у бактерий.

Преимущество Tn-Seq состоит в том, что он в состоянии начать точно определять, какие гены играют самые важные защитные роли.Больше двух лет эксперименты РНК-Seq команды проанализировали 800 миллионов генетических последовательностей и произвели 150 000 точек данных. Тн-Сек проанализировал 1,2 миллиарда последовательностей и произвел 300 миллионов точек данных, сказал Чжу.

«РНК-Seq смотрит на деятельность каждого гена в геноме организма», сказал ван Опиджнен. «Деятельность каждого гена всегда связывалась с важностью. Предположение в течение почти трех десятилетий было то, если Вы берете организм и подчеркиваете его, и изменения деятельности гена, это должно быть важно».То предположение было трудно проверить, сказало ван Опиджнена.

Но с Tn-Seq, у ван Опиджнена есть способность оценить важность гена в особом условии.«Мы нашли, что Вы не можете предположить, что изменение в деятельности гена означает, что ген важен», сказал ван Опиджнен. Это было открытие удивления, сказал он.

В конце концов, почему был бы изменение в активности гена происходить, если это не было важно для выживания организма?Часть ответа может быть в совместной природе способа, которым гены работают через весь геном бактериального штамма, сказал ван Опиджнен. «Они сотрудничают и подтверждают, чтобы выполнить функции, решить в определенный фенотип», сказал он. «Таким образом, есть отношения как гены вся работа друг с другом в путях или сетях; они сотрудничают друг с другом».Исследователи построили метаболическую модель из скоординированного ответа на лишение, которое поместило отвечающие гены в непосредственную близость друг от друга. Когда брошено вызов с антибиотиками, модель показывает, что ответ физической сети ломается в дезорганизации, и те гены больше не находятся в непосредственной близости.

«Бактерии используют эти типы регулирования, чтобы бороться против напряжения», сказал Чжу. «С точки зрения пищевого истощения, потому что они ответили на этот тип напряжения в течение их эволюции, бактерии ‘знают’, как скоординировать эту деятельность. Но с относительно новым агрессивным стрессором, как антибиотик, бактерии могут не быть в состоянии выяснить способ создать скоординированный ответ».В поиске причин, почему определенные типы бактерий становятся стойкими к антибиотикам, исследователи установили новый подход к пониманию, почему антибиотики преуспевают в том, чтобы бороться с бактериальными инфекциями.

«Объединяя вычислительную и крупномасштабную экспериментальную работу, мы построили модель, чтобы получить первое, основное понимание того, как известное и неизвестное напряжение обработано бактериями», сказал ван Опиджнен. «Это очень важно, потому что это делает его стартовой площадкой для нового вмешательства в какой-то момент в будущее. Если мы можем понять, как напряжение обработано, мы можем придумать лучший способ развивать новый стрессор, чтобы сломать организм или уничтожить его».


13 comments

  1. Поправки работают! В России хотят отменить бесплатную медицину: Госдума одобрила в чтении разрешение медорганизациям отказывать в лечении застрахованным лицам

  2. Госдума приняла постановление, что перелётные птицы, улетевшие зимовать в Турцию, могут назад не возвращаться

  3. Зачем слушать то, что блеют эти овцы, пастух ведь в кремле и верить ему тоже нельзя? Есть ведь наблюдатели от ОБСЕ, пусть они выскажутся.

  4. СССР в свое время тоже не гнушался американской помощью. Если на тебя напал враг, подло, без объявления войны, как фашист и тоже после заключения мирного договора, то глупо отказываться от помощи…

  5. Да не Шурик. Крым просрал именно ты. Это твое бездействие на посту ВРИО президента привело к этому. И ты еще ответишь за здачу Крыма.

  6. Имбецилі проснулись. Да что россия , что КНДР водной лодке плівут…. два изгоя мирового сообщества.

  7. Ка*цапы дошли до такой степени морального падения, что после краха роисси их нужно будет полностью изолировать и кастрировать.

Добавить комментарий