Studie kartlägger gener som är väsentliga för metabolisk funktion hos två vanliga bakterier

En studie i Cellrapporter kartlägger gener som är väsentliga för metabolisk funktion hos M. agalactiae och M. pneumoniae , två vanliga bakterier som infekterar boskap respektive människor.

Kartan över M. agalactiae avslöjar nya insikter som låser upp vägar för att utforska nya vacciner och antimikrobiella medel för veterinärmedicinska tillämpningar.

Resultaten kan också användas för att finjustera en omkonstruerad version av M. pneumoniae så att det kan behandla mänskliga lungsjukdomar i framtiden.

De nya metoderna som används i studien är ett användbart verktyg för andra forskare för att snabbt utvärdera en mikroorganisms aktiva ämnesomsättning, öka chanserna att hitta nya applikationer med hjälp av mikrober.

Bakterier är mångsidiga levande organismer som kan kolonisera ett stort antal miljöer, värdar, eller vävnader inom en värd. Mycket av denna framgång är tack vare deras metaboliska plasticitet, som har formats av evolutionen under miljontals år.

Mikrobiella metaboliska vägar kan utnyttjas för industriella tillämpningar, som att använda bakterier för att färga jeans med sitt varumärke indigo nyans. Det blir också allt viktigare inom vården, med tidigare studier som kopplar mikrobiometabolismen till människokroppens förmåga att absorbera terapeutiska läkemedel.

Nuvarande metoder för att kartlägga mikrobiella metaboliska vägar är dyra, tröttsamt och tidskrävande, hindrar utvecklingen av nya applikationer som vacciner eller antimikrobiella ämnen. Nya verktyg behövs för att bygga en exakt karta över alla kemiska reaktioner som sker i en viss bakteriestam utan återvändsgränder eller meningslösa slingor.

I en studie publicerad idag i tidskriften Cellrapporter , forskare vid Center for Genomic Regulation i Barcelona beskriver en ny metod för att bestämma aktiva metaboliska vägar i mikrober med spetsteknik från genomik och proteomik.

Forskarna testade först sina metoder genom att kartlägga metaboliska vägar för Mycoplasma pneumoniae , en bakterie med ett litet genom som vanligtvis orsakar lindriga infektioner i luftvägarna, och vars ämnesomsättning har dokumenterats omfattande tidigare. Dess aktiva metaboliska vägar överensstämde med experimentella data.

De använde sedan samma metoder för att dokumentera de relativt okända vägarna till Mycoplasma agalactiae , en vanlig källa till infektioner hos getter och får med betydande hälso- och ekonomiska konsekvenser för boskap. Trots M. agalactiae och M. pneumoniae delar mycket av varandras genom, deras metabolism tog väsentligt olika vägar, betonar komplexiteten att förutsäga metaboliska nätverk baserat på enbart genomisk information.

"Mikroorganismer är en skattkammare för att hitta nya applikationer för hälso- och sjukvård och industri. Att ha nya verktyg för att fånga en global bild av aktiviteten och riktningen av mikrobiella metaboliska nätverk är nyckeln till att få ut det mesta av dessa naturresurser, "säger Ariadna Montero Blay, Doktorand vid Center for Genomic Regulation och första författare till studien.

"Våra resultat för Mycoplasma agalactiae kan ha stor inverkan inom veterinärområdet vid generering av nya antimikrobiella medel baserade på toxiska metaboliter eller försvagade vaccinationsstammar med nedslagning av väsentliga metaboliska gener eller omkonstruerade metaboliska flussmedel. "

Resultaten av studien kan användas för att finjustera en omkonstruerad version av M. pneumoniae så att det en dag kan användas för att behandla mänskliga lungsjukdomar, ett långsiktigt mål för forskargruppen.

Även om det fortfarande är år kvar, vi kan använda dessa metoder för att identifiera viktiga metaboliska vägar och blockera dem, vilket kan öka specificiteten och effektiviteten av att använda Mycoplasma som ett levande piller. Vår studie belyser de geniala nya metoderna inom vetenskapen som minskar tid och kostnader och påskyndar nya upptäckter. "

Luis Serrano, ICREA forskningsprofessor, Direktör för CRG och sista författare till studien

• Teen vaping studie identifierar magproblem och historia av missbruk
• Bakterier som lurar i cancerceller kan påverka behandlingen