Entdeckung in der Biologie von C. difficile öffnet ein neues Fenster zur Entwicklung von Behandlungen für gefährliche Infektionen

Ein Prozess namens Sporulation, der dem gefährlichen Bakterium hilft Clostridium difficile ( C. schwierig ) um unwirtliche Bedingungen zu überleben und die Ausbreitung wird durch Epigenetik reguliert, Faktoren, die die Genexpression über den genetischen Code der DNA hinaus beeinflussen, Forscher der Icahn School of Medicine am Mount Sinai berichten. Dies ist die erste Entdeckung, dass die Epigenetik die Sporulation bei allen Bakterien reguliert. Ihre Forschung, veröffentlicht am 25. November ^NS in Naturmikrobiologie , öffnet ein neues Fenster für die Entwicklung von Behandlungen für diese verheerende Infektion.

C. schwierig infiziert jedes Jahr fast eine halbe Million Menschen, verursacht schweren Durchfall und tötet knapp 10 Prozent der über 65-Jährigen, die daran erkrankt sind. Sporen der Bakterien, die über den Kot verbreitet werden, sind extrem belastbar und können wochen- oder monatelang außerhalb des Körpers überleben, Ansteckung von Personen, die mit kontaminierten Oberflächen in Kontakt kommen.

Da die Infektion so häufig und verheerend ist, das C. schwierig Genom ist gut untersucht, aber Gang Fang, Doktortitel, Außerordentlicher Professor für Genetik und Genomwissenschaften am Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology am Mount Sinai und leitender Autor der Studie, sagt, dass er und seine Kollegen bei ihrer Forschung einen anderen Ansatz verfolgten. „Wir wollten über den genetischen Code der Bakterien hinaus studieren und uns ansehen, welche chemischen Veränderungen am Genom vorgenommen werden. " sagte Dr. Fang. Während diese epigenetischen chemischen Modifikationen, Methylierung genannt, die Sequenz eines Gens nicht verändern, sie können die Aktivität eines bestimmten Gens modifizieren, um es mehr oder weniger aktiv zu machen, die tiefgreifende Auswirkungen auf die Funktion des Organismus hat.

Dr. Fangs Team leistete 2012 Pionierarbeit bei der Verwendung der DNA-Sequenzierung der dritten Generation zur Kartierung epigenetischer Faktoren in Bakterien und begann mit der Studie C. schwierig Epigenetik im Jahr 2015. Erstens, das Team isoliert C. schwierig aus Kotproben von 36 Patienten auf der Intensivstation (ICU) des Mount Sinai Hospital, die damit infiziert waren. Sie analysierten die Proben und fanden ein bestimmtes epigenetisches Muster, das in allen Proben hoch konserviert war. Nächste, sie überprüften ungefähr 300 C. schwierig Genome aus GenBank, eine Datenbank mit genetischen Sequenzen, die von den National Institutes of Health betrieben wird, und fanden heraus, dass alle das gleiche Gen teilen, das für das epigenetische Muster bei den Intensivpatienten verantwortlich ist.

Der Verdacht, dass dieses epigenetische Muster eine entscheidende Rolle für die Funktion der Bakterien spielte, Das Team von Dr. Fang arbeitete an zwei weiteren Studien von C. schwierig Sporulation und Mäuse infiziert mit C. schwierig , mit dem Labor von Aimee Shen, Doktortitel, Außerordentlicher Professor für Molekularbiologie und Mikrobiologie an der Tufts University Medical School und Co-Senior-Autor der Studie, und mit dem Labor von Rita Tamayo, Doktortitel, Associate Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der University of North Carolina, Kapellenhügel. In einer Studie mit Mäusen Die Forscher fanden heraus, dass, wenn sie das für das epigenetische Muster verantwortliche Gen hemmten, Nach 6 Tagen waren bis zu 100-mal weniger Bakterien vorhanden als unveränderte Bakterien.

Dr. Fang sagt, dass die Ergebnisse dieser Studien die Bedeutung der Epigenetik bei der Untersuchung von Bakterien und der Entwicklung von Medikamenten gegen Infektionen unterstreichen.

Neben neuen epigenetischen Einblicken in die Erforschung von C. schwierig und mögliche Ziele für die Arzneimittelentwicklung, Dr. Fang hofft, dass diese Forschung weitere Studien der epigenetischen Eigenschaften von Bakterien anregen wird.

Dies ist erst der Anfang unseres Verständnisses der epigenetischen Regulation in Bakterien; es sind noch so viele Fragen zu beantworten. Wir hoffen, dass diese aufregende Entdeckung weitere interdisziplinäre Kooperationen anregen wird, um die Epigenetik von Bakterien zu untersuchen und wie wir diese neuen Erkenntnisse nutzen können, um lebensrettende Behandlungen für Infektionen zu entwickeln."

Dr. Gang Fang, leitender Autor der Studie

• Darmmikroben können die Schwere einer Norovirus-Infektion hemmen oder verstärken
• Gene, die Darmstammzellen helfen, Nahrungsfett zu verbrennen, können bei Dickdarmkrebs eine Rolle spielen