Studie identifiziert ein Gen, das es Chlamydien ermöglicht, DNA aus der Wirtsumgebung aufzunehmen

Nach Angaben der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten Chlamydia trachomatis ist die am häufigsten gemeldete sexuell übertragbare bakterielle Krankheit in den USA. insgesamt 1,7 Millionen Fälle im Jahr 2017. Die Raten sind bei Jugendlichen und jungen Erwachsenen am höchsten. Unbehandelt gelassen, Chlamydien können Blindheit und Sterilität verursachen. Außerhalb der USA, Chlamydien ist die weltweit führende sexuell übertragbare bakterielle Infektion.

Ein kürzlich von einem Team von Molekularbiologen mit Hauptsitz an der University of Kansas veröffentlichter Artikel hat ein Gen identifiziert, das es Chlamydien ermöglicht, DNA aus ihrer Wirtsumgebung aufzunehmen.

Im Augenblick, die wichtigsten Antibiotika zur Behandlung von Chlamydien sind Doxycyclin und Azithromycin, aber diese ähneln denen, die Sie bei Rückenakne oder einer Atemwegsinfektion einnehmen würden. bzw. Diese Medikamente beeinflussen nicht nur Chlamydien, aber sie beeinflussen auch viele andere Mikroben, einschließlich Ihres Mikrobioms. So, solange es genügend Medikamente gibt, um Ihre Chlamydieninfektion zu beseitigen, Sie stören möglicherweise auch Ihre natürliche Flora. Die Entwicklung eines Therapeutikums, das spezifisch für Chlamydien sein kann, ist von ziemlich großer Bedeutung. Wir lernen immer mehr, dass die Homöostase Ihres Darms, der Mikroflora Ihres Körpers, das ist wichtig für die gesundheit.

Hauptautor Scott LaBrie, Doktorand am Department für Molekulare Biowissenschaften der KU

Die Mitarbeiter von LaBrie bei der in . vorgestellten Forschung mBio waren KU-Absolventen Zoë Dimond, Kelly Harrison, Srishti Baid, Postdoktorand Jason Wickstrum, und mit P. Scott Hefty, Professor für Molekulare Biowissenschaften. Die KU-Forscher des Hefty Lab arbeiteten auch mit Co-Autor Robert Suchland von der University of Washington zusammen.

„Um Krankheiten zu verursachen, Chlamydien müssen in eine Wirtszelle eindringen und sich vor der Abwehr des Wirts schützen, während sie sich gleichzeitig in großer Zahl replizieren, damit sie sich auf umliegende Zellen ausbreiten können, ", sagte der korrespondierende Autor Hefty. "Die Mechanismen, die viele Bakterien nutzen, um Krankheiten zu verursachen, werden oft durch das Teilen und die Aufnahme neuer DNA erworben. das Molekül, aus dem die Gene eines Organismus bestehen. Bis jetzt, Es ist nicht gut verstanden, wie Chlamydien neue DNA erwerben. Jedoch, mit einem neuartigen genetischen Werkzeug, In dieser Arbeit wurde ein Gen identifiziert, das es Chlamydien ermöglicht, neue DNA aus ihrer Umgebung zu gewinnen."

Das Forschungsteam verwendete ein genetisches Werkzeug namens "Transposon-Mutagenese", das eine Mutation in einem einzelnen Gen erzeugt. Die Forscher zerstörten mehr als 80 Gene im Chromosom des Chlamydien-Bakteriums. dann beobachtete Auswirkungen auf Wachstum und Infektion.

"Es gibt ungefähr 1 000 Gene, die potenziell gestört werden können, ", sagte LaBrie. "Es wurden nicht viele genetische Werkzeuge entwickelt, um die grundlegende Biologie von Chlamydien zu untersuchen. So, Dies ermöglicht uns, einzelne Gene nach dem Zufallsprinzip zu stören – und dann zu untersuchen, was die Wirkung oder der Phänotyp ist. Das kann dann die Bedeutung dieses Gens und die Rolle hervorheben, die es bei der Fähigkeit des Organismus spielen könnte, Krankheiten zu verursachen."

LaBrie verglich das Testen der Funktionalität von Chlamydien auf molekularer Ebene mit Experimenten an einem Militärfahrzeug.

„Hier kommt dieses Tool ins Spiel, « sagte er. »Ich vergleiche es mit einem militärischen Humvee. Wenn Sie keine Ahnung hatten, wofür dieses Fahrzeug gedacht war, Vielleicht kannst du die Scheinwerfer rausschmeißen. Und dann würdest du bemerken, dass es nur tagsüber reist, nicht nachts. Wenn Sie den Reifen platzen lassen, es könnte nirgendwo hingehen. Dann, wenn du seine Waffe ausgeschlagen hast, es könnte überall hinfahren, aber es tötet niemanden. Das ist das, was wir mit verschiedenen Chlamydien-Stücken machen – wir schlagen verschiedene spezifische Komponenten aus, und dann zu beobachten, wie sich dies auf seine Fähigkeit auswirkt, entweder zu replizieren, oder infizieren und in die Wirtszelle gelangen, oder wie gut es den Wirt insgesamt infiziert."

Unter Verwendung dieses Eliminationsprozesses sowohl in Petrischalen als auch in Mausmodellen, das Team isolierte ein kritisches Gen in Chlamydien, das für ein Protein kodiert, das neue DNA aus seiner Wirtsumgebung annimmt, namens "ct339".

„Die Mutation in diesem Gen bot die Möglichkeit, Beweise dafür zu liefern, dass ohne das intakte Gen Chlamydien könnten kein neues genetisches Material mehr erwerben, das bei der Anpassung an ihre Umwelt hilft, einschließlich Host-Abwehr, “ sagte Heftig.

LaBrie nannte die Forschung "grundlegendes Mauerwerk".

"Wir hoffen, dass dieses Tool verschiedene Gene und ihre Produkte hervorheben kann. die dann therapeutisch genutzt werden könnten, “, sagte er. „Es könnte sein, dass es in dieser Mutantenbibliothek etwas geben könnte, das als absoluter Mechanismus für die Virulenz verwendet werden könnte, der dann gezielt werden könnte – entweder durch ein Medikament, das dieses Protein binden und seine Leistung hemmen könnte seine Funktion, oder indem man etwas identifiziert, das sich an der Oberfläche befindet und auf das ein Impfstoff abgezielt werden kann. Gesamt, das ist meistens Grundlagenwissenschaft, aber es könnte helfen, Ziele für zukünftige Therapeutika zu entwickeln."

LaBrie, der aus Sacramento stammt, Kalifornien, und besuchte die Haskell Indian Nations University für sein Grundstudium, bevor er an die KU kam. sagte, er hoffe, im nächsten Frühjahr promovieren zu können. Danach, er plant, mit seiner Frau nach Alaska zu ziehen, wo er seine Forschungskarriere fortsetzen möchte.

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