Anonim

Genomová sekvence světového nejvíce smrtelného toxinu

Zdraví a spokojenost

Loz Blain

28. května 2007

Spóry Clostridium Botulinum

28. května 2007 Botulistický toxin je nejnebezpečnější jed na planetě. 2kg to stačí zabít každého člověka na planetě - i když to nezastaví bohaté a bez chuti vstříknout do jejich tváří jako Botox, kde to zastaví nervy z práce a má mírně vyhlazující účinek na vrásky. Toxin je produkován bakterií Clostridium Botulinum - a vědci z UK Wellcome Trust Sanger Institute právě dokončili fascinující výzkum genomu o vývoji tohoto neuvěřitelně účinného zabijáka a jeho mechanismu přežití. Tam, kde některé bakterie používají komplexní a dokonce elegantní metody k tanci kolem našeho imunitního systému, C. Botulinum jde na přímý zásah s "mikrobiálním beranem." Více prosím, jen kolem čela čela.

Genome organismu, který produkuje světově nejnebezpečnější toxin, je dnes odhalen. Tento toxin je jedinou skutečnou zbraní v genomu Clostridium botulinum a méně než 2 kg - hmotnost dvou pytlů cukru - stačí zabít všechny osoby na planetě. Velmi malé množství stejného toxinu se používá při léčení, z nichž jeden je známý jako Botox®.

Genomová sekvence ukazuje, že C. botulinum nemá jemné nástroje, které by vyloučily naši lidskou obranu nebo obtížné metody získání rezistence vůči antibiotikům. Žije buď jako spící spor, nebo jako úklona rozpadu živočišných materiálů v půdě a neinvazuje s lidskými nebo jinými velkými zvířaty po delší dobu.

Občas se dostává do živého zvířete, přes kontaminovanou potravu nebo otevřené rány, což vede k botulismu kojenců nebo k botulismu ran, které jsou vážnými lidskými infekcemi. Hostitel může být rychle přemožen a v některých případech zabit toxinem a C. botulinum má nový zdroj potravy.

"Ačkoli ve stejné skupině jako Clostridium difficile - Cdiff superbug - C. botulinum má genom, který je pozoruhodný, protože je tak stabilní, " komentoval Dr. Mohammed Sebaihia, vedoucí autor na papíře od Institutu Wellcome Trust Sanger. "Na rozdíl od Cdiffu, ve kterém bylo získáno více než 10% genů z jiných bakterií, je v C. botulinum téměř žádná stopa."

Existuje několik druhů C. botulinum: i když jsou popsány jako varianty jediného druhu, jsou skutečně velmi odlišné organismy spojené jednoduše proto, že mají smrtelný toxin. Pro každý typ je také téměř identický, ale neškodný příbuzný, který postrádá toxin. C. sporogenes je nemaligní, blízká dvojče organismu.

Profesor Mike Peck z Institutu výzkumu potravin komentoval: "Je překvapující, že 43% předpovězených genů genomu C. botulinum chybí z dalších pěti sekvenovaných klostridií a pouze 16% genů C. botulinum jsou společné pro všechny 5. Naše zjištění zdůrazňují, jak jsou různé clostridie od sebe navzájem. "

C. botulotoxin zabraňuje nervům pracovat - je základem jeho použití v medicíně ke kontrole třesu a při kosmetických ošetřeních. Za kořist jeho oportunistických útoků je smrt rychlá. Snad nejdůležitějším nástrojem, který má vykonat své tajné útoky, je schopnost hibernace, když jsou těžké časy vytvářením spících spár.

Více než 110 ze svých sad téměř 3700 genů se používá k regulaci tvorby sporů a klíčení při příležitosti.

"C. botulinum nám ukazuje jeden extrém způsobu, jakým bakterie mohou nejvíce využít zvířecích hostitelů, " vysvětluje Dr. Julian Parkhill z Wellcome Trust Sanger Institute. "Některé organismy používají jemné přístupy, elegantně choreografují jejich interakce s námi a naší obranou."

"C. Botulinum má opačný přístup, leží na počátku, a pokud má příležitost, zasáhne svého hostitele s mikrobiálním beranem, který pak zkonzumuje pozůstatky a klesá, až dojde k příchodu dalšího hostitele.

Sekvence genomu je pepřena s geny, které produkují enzymy, které štěpí proteiny a další živočišný materiál v půdě. Také bylo zjištěno, že v tomto druhu jsou jedinečné řady genů, které jí umožňují napadat mnoho hmyzích a jiných malých tvorů, které žijí v půdě. Chitinázy produkované těmito geny mohou degradovat obal hmyzu a malých korýšů.

Nejen zvířat, která mohou cítit hněv C. botulinum, vysvětluje doktor Sebaihia: "Půda může být drsné prostředí a potraviny mohou být vzácné." C. Botulinum, aby udělal konkurenci, přichází s vlastním antibiotickým '- chemikálie zvanou boticin, která zabíjí konkurenční bakterie. "

Genomové sekvence nám mohou říci mnoho o biologii organismu, ale výzkum klostridií byl zpomalen nedostatkem dobrého genetického systému. Profesor Nigel Minton, profesor aplikované molekulární mikrobiologie na univerzitě v Nottinghamu, vyvinul nové metody k vyřazení genů z klostridií.

"Dokonce i po desetiletích výzkumu byla v klostridiích provedena jen málo mutantů a nikdo v C. botulinum, " vysvětluje profesor Minton. "Vyvinuli jsme vysoce účinný systém ClosTron, s nímž jsme během několika měsíců vyřadili více než 30 genů ve čtyřech různých klostridiích, z toho osm v C. botulinum. Dostupnost tohoto nástroje by měla převrat v funkčním genomu studie v klostridiích. "

Tento pozoruhodný stabilní genom dokládá širokou škálu strategií používaných bakteriemi pro zvýšení jejich šance na přežití. U klostridií se jedná o přístup, který používá C. difficile - dlouhodobá interakce s hostiteli, která zahrnuje vyhýbání se imunitnímu systému a boji proti antibiotikům - jednostrannému oportunistickému přístupu C. botulinum.

Spóry Clostridium Botulinum

Doporučená Redakce Choice