• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Biologi
    Rovbakterier - jakten på en ny klass av antibiotika

    B. bacteriovorus predationscykel. B. bacteriovorus har två livsfaser:1) letar efter byte, och 2) gå in i bytet och mata. Under denna andra fas, bakterierna konsumerar sitt byte inifrån, låter dem växa och förlängas innan de separeras i 3 till 6 nya B. bacteriovorus-celler. Dessa celler undkommer sedan det nu döda bytet och börjar en ny livscykel. Kredit:American Chemical Society

    2016, Världshälsoorganisationen utnämnde antibiotikaresistens som "ett av de största hoten mot global hälsa, matsäkerhet, och utveckling idag." Tillkännagivandet citerade en växande lista över infektioner, som tuberkulos och gonorré, som blir svårare att behandla för varje år eftersom resistensen mot nuvarande antibiotikabehandlingar ökar. Ändå är antibiotika avgörande – utan dem, mänskligheten skulle plågas av ihållande infektioner. Så vad är lösningen för att säkerställa kontinuerlig behandling och samtidigt ta itu med den alarmerande ökningen av motstånd?

    En potentiell lösning ligger inom en unik typ av rovbakterier som livnär sig på andra bakterier, som de som orsakar sjukdomar. Döpt till "levande antibiotika, "denna grupp av köttätande fauna har fångat forskarnas uppmärksamhet, inklusive de vid Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). I en nyligen publicerad tidning i ACS syntetisk biologi , OIST-forskare har tagit de första stegen mot genetisk manipulation av en sådan liten kannibal, B. bacteriovorus. De har identifierat verktyg som kan möjliggöra manipulering av gener som påverkar denna bakteries rovbeteende.

    "I framtiden, vi vill kontrollera predationen av bakterierna – tidpunkten och omfattningen av predationen, " förklarar Dr. Mohammed Dwidar från Nucleic Acid Chemistry and Engineering Unit och första författare på tidningen. "[För närvarande] saknar vi de grundläggande tekniska verktygen för att göra detta."

    B. bacteriovorus är ofarligt för människor men ändå dödligt för sitt byte – gramnegativa bakterier – som inkluderar onda som E. coli, Salmonella, Legionella, och andra. Som sådan, att kunna kontrollera det skulle potentiellt kunna behandla många olika typer av infektioner. Dock, på grund av dess ovanliga rovdjursbeskaffenhet och andra unika egenskaper, genetisk manipulation av B. bacteriovorus har varit begränsad.

    Effekter av teofyllinaktiverade riboswitchar på tillväxten av B. bacteriovorus. Alla bilderna i figuren ovan visar petriskålar som innehåller B. bacteriovorus och dess byte E. coli. De två bilderna till vänster visar tillväxten av B. bacteriovorus i rätter som inte innehåller (-) och innehåller (+) teofyllin utan en riboswitch insatt i genomet. De två högra fotona visar tillväxten av B. bacteriovorus modifierad med en riboswitch i skålar som inte innehåller (-) och innehåller (+) teofyllin. De vänstra bilderna visar ingen skillnad i tillväxt och de högra bilderna visar snabbare tillväxt i närvaro av teofyllin, vilket betyder att de teofyllinaktiverade riboswitcharna hade en effekt på rovbeteendet hos B. bacteriovorus. Kredit:American Chemical Society

    OIST-forskarna använde riboswitchar, som är genuttryckskontrollerande verktyg som är kända för att fungera väl i andra bakterier, att tackla utmaningen att förstå och manipulera B. bacteriovorus predation. Sättet som en gen uttrycks på följer en specifik väg - DNA omvandlas till RNA via transkription, RNA omvandlas till proteiner via translation, och då fyller proteinerna olika funktioner. Riboswitchen kommer in i översättningsfasen. Genom att sätta en riboswitch i början av en RNA-sträng, och sedan "aktivera" det med en kemikalie, riboswitchen kan starta eller stoppa RNA från att översättas till ett protein.

    För sina studier, OIST-forskarna infogade en riboswitch i en av generna som ansågs vara viktiga för B. bacteriovorus rovbeteende:flagellär sigmafaktor fliA. De aktiverade det sedan med kemikalien teofyllin. Efter att ha placerat de modifierade bakterierna i petriskålar tillsammans med några läckra E. coli byten, den modifierade B. bacteriovorus tycktes föröka sig snabbare i närvaro av teofyllin än i dess frånvaro. Denna snabbare förökning innebär att B. bacteriovorus konsumerade sitt byte snabbare, och därmed föröka sig snabbare. Detta visar i sin tur att den predatoriska livscykeln kan kontrolleras av teofyllin.

    Förutom slutmålet "levande antibiotika", det finns många fler potentiella användningsområden för lätt manipulerbara B. bacteriovorus-celler. "Folk vill ha ekologisk mat utan kemikalier, "Dr. Dwidar förklarar. "Rovbakterierna kan vara ett potentiellt säkert alternativ till antibakteriella medel för vissa växtsjukdomar. Vi kan också använda den för industri, till exempel, i vattenreningsverk."

    "I framtiden, du kan spraya dessa bakterier på färsk mat för att skydda mot matförgiftning, " Professor Yohei Yokobayashi, som också var involverad i forskningen, lägger till.

    Med OIST-forskarnas resultat i hand, nästa steg är att lära sig mer om B. bacteriovorus och de verktyg som kanske kan kontrollera dess beteende för att en dag förverkliga dess fulla antibiotikapotential.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com