Bakterie výmenu genetických informací rychle, vcetne kódování pro odolnost proti antibiotikum

Mikrobi vyvinuli rychlý a úcinný zpusob výmeny genetické informace, která kóduje antibiotickou rezistenci, dalsí funkce.
Stejne jako digitální vek umoznuje lidem okamzite vymenovat si informace, bakterie spojená s lidmi a jejich hospodárskými zvíraty také volne a rychle vymenují genetický materiál spojený s lidskými nemocemi a rezistencí na antibiotika prostrednictvím mechanismu nazvaného horizontální prenos genu (HGT).
Vedoucí výzkumu Eric Alm z oddelení MIT v oblasti civilního a environmentálního inzenýrství a oddelení biologického inzenýrství ríká v dokumentu zverejneném v Nature online, ze on a jeho tým nasli dukazy o obrovské síti nedávné výmeny genu, která spojuje bakterie z celého sveta: 10.000 jedinecné geny protékající HGT mezi 2235 bakteriálními genomy.
Vedci jiz dlouho vedeli o HGT, starodávné metode pro bakterie z ruzných rodokmenu, aby získaly a sdílely uzitecné genetické informace, které nezdedí od svých rodicu. Vedí, ze kdyz je prenesený gen predáván zádoucím znakem, napríklad antibiotickou rezistencí nebo patogenitou, muze podstoupit pozitivní výber a predat ho vlastnímu potomku bakterie. To muze být skodlivé pro cloveka, jak je patrné z proliferace bakteriálních kmenu rezistentních na antibiotika v takzvaných "superbelech".
Az dosud vedci nevedeli, kolik nebo jak rychle se tyto informace vymenují, vedci MIT se vsak podarilo dokázat obrovský rozsah a rychlost, s jakou se mohou geney rozmnozovat v radách bakterií.
Alm, profesor Karl Van Tassel vysvetluje:

"Jde o zcela identické geny v bakteriích, které se od sebe navzájem odlisují jako u cloveka kvasinkami, coz ukazuje, ze prenos je nedávný, gén nemá cas na premenu."

Výpoctový systém biologie student absolvent Chris Smillie, jeden z hlavních autoru práce ríká:

"Bylo nám prekvapeno, ze 60% transferu mezi bakteriemi spojenými s lidmi zahrnuje gen rezistence na antibiotika."

Tyto rezistencní geny mohou být spojeny s pouzíváním antibiotik v prumyslovém zemedelství, protoze výzkumníci objevili 42 genu rezistence na antibiotiku, které byly sdíleny mezi zivocichy a lidmi asociované bakterie. To demonstruje rozhodující vazbu, která spojuje bazény odolnosti vuci lékum v lidské a zemedelské populaci.

Alm komentuje:

"Nejak, i kdyz miliarda let evoluce genomu oddeluje bakterie zijící na krave a bakterie zijící na cloveku, oba pristupují ke stejné genové knihovne. Je to silný neprímý dukaz, ze geny se prenásejí mezi zivocisnými potravinami a lidmi."

Výzkumníci dále identifikovali 43 nezávislých prípadu genu odolných proti antibiotikum, které se prekracují mezi národy. Mark Smith, mikrobiologický student a také hlavní vedoucí studie varuje:

"Jedná se o skutecný mezinárodní problém. Jakmile vlastnost vnikne do lidského genetického fondu, rychle se rozsiruje bez ohledu na státní hranice."

USA mají rozsírenou praxi pridávání profylaktických antibiotik k zivocisným krmivum, aby podporily rust a zabránily sírení nemoci u huste ustájených stád a hejn. Toto je zakázáno v mnoha evropských zemích. Federální úrad pro lécivé prípravky uvádí, ze více nez 80% z 33 miliónu liber antibiotik, vcetne penicilinu a tetracyklinu bezne pouzívaných jako humánní léciva, bylo prodáno v USA v roce 2009 pro zemedelské pouzití, pricemz 90% bylo podáno terapeuticky prostrednictvím potravin a vody.
Vedci zjistili, ze HGT se vyskytuje casteji u bakterií, které zaujímají stejné místo v tele, mají stejnou toleranci kyslíku nebo mají stejnou patogenitu. To vede k záveru, ze ekologie nebo environmentální místa jsou dulezitejsí pro to, zda prenesený gen bude zaclenen do DNA bakterie a prenesen na jeho potomky nez na pocátku nebo geografické blízkosti pri urcování.
Alm vysvetluje:

"To nám dává pravidla pro pochopení sil, které rídí výmenu genu."

Pouzitím techto pravidel k objevení genu, které souvisí se schopností zpusobit meningitidu a jiné nemoci, tým doufá, ze prenásené rysy a geny kódující tyto vlastnosti by mohly pripravit cestu zejména pro slibné cíle pro budoucí lécebné terapie.
Pokracují ve své práci a v soucasné dobe porovnávají smenné kurzy mezi bakteriemi zijícími na oddelených místech stejné osoby a mezi bakteriemi zijícími na nebo u osob trpících stejnou nemocí. Rovnez zkoumají prostredí, které je kontaminováno ekologicky, aby zjistily, které vymenitelné geny mohou usnadnit mikrobiální cistení bakteriemi snizujícími kovy.
Spoluautori Prírodovedecké práce jsou postgraduální student Jonathan Friedman, postdoktor Otto Cordero a bývalý student Lawrence David, nyní na Harvardské univerzite.
Výzkum je soucástí projektu Lidské mikrobiologické orgány Národního institutu zdraví a byl financován odbornou oblastí odboru energetiky ENIGMA a National Science Foundation.
Napsal: Petra Rattue