新的基因转移规则可以帮助防止抗生素耐药性的传播

不同于其他生物,细菌可以遗传物质从他们的环境。这种交换基因的能力使他们能够接等新特征不同的代谢途径,毒力基因和抗生素耐药性。更好的理解的复杂机制基因转移可能是拿着线的关键的全球威胁吗不断增加的抗生素耐药性。我们的最新的研究结果了我们一步接近这一目标的发现一套新的规则。

细菌基因组我们不能做的事情

细菌是我们不变的和无处不在的同伴。在每个表面和周围的人群的细菌摇动他们的集体生物量超过一千倍比整个人口。

我们不会存活太久没有细菌。我们欠他们做我们的星球居住,他们的角色在返回土壤养分。没有微生物是地球噩梦般的场景。然而,进化过程,允许细菌生存条件限制其他生命形式也可以让他们对人类健康有害的。

与人类基因组相对纯粹的在我们的有生之年,获得新的细菌遗传物质频繁。你周围的一些细菌改变了自从你开始阅读。

虽然自己的遗传物质原子核的防护膜,背后隐藏的细菌没有这样的拱顶结构。一个细菌获得高达60%的基因组最近通过的现象水平基因转移(HGT),大面积的DNA可以交换在单个步骤或完全替换。

这个难题

周围的神秘高度是排骨和改变DNA的过程似乎乍一看是偶然的,但高度倾向于发生吗最常见的密切相关的物种之间。为什么?

水平基因转移可以发生在几个不同的方式。每个人都可以归结为一个DNA引入细菌细胞,在细胞的DNA,被意外整合到染色体。无论如何,细胞内DNA结束,介绍了DNA可以包括在受体细胞的基因组中。基因似乎是没有免疫.

如果这个故事是简单的,这将是它。新的DNA的细胞将面临自然选择与当地其他微生物争夺资源。如果DNA包含基因,这可能意味着新的能力有益细胞,像抗生素天启幸存的下一个地方。

然而,生物学是很少如此简单。相反,细菌更倾向于给予和接受密切相关的基因比人们想象的更频繁。的部分原因,这是令人惊讶的是,最有可能的候选人捐赠基因在任何环境中并不是近亲。多达18000个细菌基因组中可以找到一个克土。这表明比附近其他的东西决定了基因转移事件是成功的。

规则

我们的核心工作是短暂的,重复序列称为目标,或建筑传授序列。目标是重要的DNA在细菌DNA复制和隔离.

我们发现,如果目标是集匹配的捐献者和接受者之间基因组,然后可以维持DNA基因组之间的移动。相反如果他们不匹配,有效地建立转移的“规则”。

在自然界中,传入的细��染色体DNA像下雨一样。受体细胞行为的目标有点像多洞的伞,只有让目标兼容通过添加到染色体DNA。倒置的模式(随机事件的DNA是转过身面对相反的方向)和细菌的高度染色体表明自然选择的细菌过滤掉高度与不相容的目标。

值得一提的是,目标不是一个困难的障碍,而是一种限制高度,积极实施密切相关的生物之间的转移。虽然我们的研究结果表明,错误的目标可能会导致问题重要的系统(如DNA复制和隔离,新获得的基因对细胞的游戏规则颠覆者,抗生素抗性基因不太可能过滤掉,如果他们有不兼容的目标。生物学一样,目的是建立规则是另一个更复杂的难题。

使它有利于我们的工作

质粒小环的双链DNA漂浮在细胞和能够独立于细菌染色体的复制。这使得他们对计划免疫相关基因转移的限制;他们没有进入染色体。他们最终是一种新颖的DNA可以在细胞中。

他们也常常含有抗生素抗性基因。如果我们能找到的方法使这些细菌的质粒就更难以忍受的环境,也许我们可以限制他们以同样的方式传播,目的是限制细菌染色体之间的转移。

一个想法将是一个遗传工具,将迫使质粒与染色体物理集成。同时这将使这些话题移动和染色体的约束函数。例如,一个质粒“固定”磁带可以部署在高危地区减少plasmid-based基因转移在一群耐多药致病细菌被称为ESKAPE病原体.如果我们能做到这一点,也许在未来我们可以防止基因扩散的担忧,如抗生素抗性基因或基因毒性。

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