Francouzský biochemik Jacques Monod (1910-1976), který v roce 1965 vyhrál Nobelovu cenu za zjištění toho, jak buňky regulují expresi genů, skvěle řekl: „Co platí pro Vykazovali chill platí pro slona. “
Měl na mysli stejné základní mechanismy molekulární biologie, jako je syntéza proteinu, replikace DNA a buněčný metabolismus, sdíleny jak bakteriemi, tak slony.
Ve svém komentáři Monod zaujal pohled na biologii. Pokud jste přiblížili dostatečně, dvě bakteriální buňky se stejnými genomy – a dokonce ze stejné kolonie – se mohou od sebe zcela lišit. Jedna buňka může vyjádřit konkrétní gen na vysoké úrovni, zatímco druhá by jej mohla vyjádřit na nízké úrovni nebo vůbec ne. Každá bakterie přenáší svou úroveň exprese svému potomstvu v procesu zvaném epigenetická dědičnost. Takové změny mezi jinak identické buňky a organismy se nazývají bistabilita.
Bistabilita může být strategií přežití, kterou jednobuněčné organismy používají k přizpůsobení kolísajícím podmínkám prostředí.
Nyní tým vědců, vedený vědci z Helmholtzova centra pro výzkum infekce v Německu, uvedl, že gen v bakterii Pseudomonas aeruginosa ukazuje bistabilní výraz.
To je důležité, protože P. aeruginosa je oportunistický a smrtící patogen. Většina obětí popálení podlehne sekundárním P. aeruginosa infekce. Je to hlavní příčina keratitidy, oční infekce a také infikuje močové katétry. Nemocniční infekce P. aeruginosa jsou notoricky odolné vůči antibiotikům. Lékařští vědci a lékaři chtějí pochopit, co dělá bakterii tak smrtící – a nová studie otevírá dveře k tomuto cíli.
Vědci uvedli, že diferenciální vyjádření GLPD gen v jednotlivých buňkách P. aeruginosa byl spojen s rozdíly ve schopnosti bakterie způsobit onemocnění, tj. Jeho vlastnosti patogenity. Zjištění byla hlášena v Sborník Národní akademie věd.
Sledování genové exprese
Genom P. aeruginosa Obsahuje téměř 6 000 genů. Když je gen exprimován, buňka vytváří odpovídající RNA. Tato RNA slouží jako transkripty. Přemýšlejte o nich jako o pracovních kopiích genu. Buňka načte tyto RNA na továrny na výrobu proteinů zvané ribozomy. Tam se informace z RNA používají k sešívání aminokyselin společně v různých sekvencích, aby protein odpovídal tomuto genu.
Mnoho genů produkuje relativně málo transkriptů. Říkejme jim geny s nízkým expresním (nohama). Na druhé straně geny s vysokou expresí (HEG) produkují mnohem více transkriptů – v některých případech o 100x až 10 000x více.
Obecně platí, že při vyjádření HEG je menší změna počtu transkriptu, než když je vyjádřena noha. Zatímco noha v jedné buňce může exprimovat jeden transkript, v jiné buňce může exprimovat 30, takže se jedná o rozsah 30x. Ale pro HEGS je rozsah 30x velmi nepravděpodobný.
V nové studii vědci analyzovali více než 300 P. aeruginosa kmeny pro všechny transkripty, které vytvořily ze svých genů. Zjistili, že ačkoliv GLPD gen byl heg, změna v počtu jeho přepisu P. aeruginosa Buňky byly vyrobeny mnohem víc než pro ostatní HEG. Zjištění naznačovalo, že GLPD Gene může být HEG v některých buňkách a noha v jiných.
Aby prozkoumal tuto možnost, tým spojil segment DNA, který reguloval expresi GLPD Gen s genem, který vytváří zelený fluorescenční protein (GFP). Kdykoli GLPD Gen byl exprimován, buňka by také vytvořila protein GFP, který svítí pod světlem. Tímto způsobem měli vědci malou zelenou žárovku, která se rozzářila, když GLPD Gene byl exprimován. Tým také použil krátkodobou variantu GFP, aby signál přesněji odrážel expresi genu v reálném čase.
GENE GENE
Pouze malá část buněk s fúzním genem se rozsvítila a udržovala svůj stav „on“ po delší dobu. Zajímavější je, že když se buňka, která již rozsvítila, rozdělena na dva, jedna z dceřiných buněk se také rozsvítila, ale druhá ne. V některých liniích tým zjistil, že schopnost „on“ byla předána až na pět generací.
V liniích, které pocházely z jedné buňky, která se nerozsvítila, tj. Byl „vypnutý“, asi 5-6% dceřiných buněk náhodně přepnulo na „ON“. A v polovině těchto případů byl stát „on“ krátkodobý. Ve druhé polovině to přetrvávalo, jako by buňka pocházela z předka ‚on‘.
Nakonec, když byl přítomen glycerol, bylo „zapnuto“. To se od té doby očekávalo P. aeruginosa Bakterie používají GLPD gen pro využití glycerolu.
Test larvy můry
Larvy většího voskového můry (Galleria Mellonella) jsou parazity voštin. Vědci používají larvy jako model ke studiu toho, jak se bakteriální infekce rozvíjejí a šíří. V nové studii také vědci infikovali larvy větších voskových můry P. aeruginosa bakterie – ale předtím, než to udělali, odstranili GLPD Gene nejprve. Vědci zjistili, že tyto P. aeruginosa Bakterie měly výrazně sníženou schopnost zabíjet larvy ve srovnání s bakteriemi obsahujícími intaktní gen.
To bylo znamení, že výraz GLPD Gene byl spojen se schopností bakterií infikovat.
Vědci předpokládali, že interakce P. aeruginosa S buňkami v tělech savců (včetně lidí) může být infekce také spojena s vyššími GLPD výraz. Aby to testoval, tým kultivoval imunitní buňky myší a infikoval je P. aeruginosa bakterie obsahující gen GFP. Členové týmu zjistili, že bakterie, které přišly do styku s makrofágovými buňkami myšího imunitního systému, zářivky jasněji, což znamená, že to znamená GLPD byl vyjádřen více.
Hraní to bezpečné
Variabilita v úrovních exprese GLPD Exprese byla zřejmá i v malých shlucích asi 10-50 buněk. Vzhledem k tomu, že buňky, které produkovaly více GLPD Transkripty byly lepší při nastavování infekcí v pohybu, což naznačovalo, že infekce může být zahájena i malá skupina.
Jak vědci psali ve svém příspěvku, „různé úrovně GLPD výraz… může to být strategie… pro úspěch P. aeruginosa jako oportunistický patogen “.
Axiomaticky by lék zaměřený na tuto variantu mohl zabránit P. aeruginosa Z pohromy je v současné době v nemocnicích.
DP Kasbekar je vědec v důchodu.
Publikováno – 21. srpna 2025 05:30
