Una molécula pequeña que bloquea una enzima esencial en una forma inactiva podría forma día la base de una nueva clase de antibióticos unbeatable, species-specific, según investigadores en el centro del cáncer de la persecución del zorro.

Sus resultados, destacados en la cubierta de la aplicación de junio del 23 la química y la biología del diario, se aprovechan de un cuerpo que emerge de la ciencia con respecto a “morpheeins” - proteínas hechas de los componentes individuales que son capaces espontáneamente de configurarse de nuevo en diversas dimensiones de una variable dentro de las células vivas.

Los investigadores descubrieron una molécula pequeña, que han nombrado morphlock-1, los lazos la forma inactiva de una proteína conocida como synthase del porphobilinogen (PBGS), una enzima usada por casi todas las formas de vida celular. La forma de funcionamiento de PBGS se construye a partir de ocho piezas idénticas - en qué se llama una configuración del octamer - y es esencial entre casi todas las formas de vida en los procesos que permiten a las células utilizar energía. La otra configuración se hace de seis porciones - o una configuración del hexamer - y sirve como “standby” modo para la proteína.

“As que el nombre sugiere, morphlock-1 esencialmente bloquea la configuración del hexamer en el lugar, evitando que sus subunidades de la proteína configuren de nuevo en el ensamblaje activo, ” dice a investigador Eileen Jaffe, Ph.D, miembro mayor del terminal de componente de la persecución del zorro. los morpheeins de “Targeting en sus ensamblajes inactivos proporcionan enteramente a un nuevo acercamiento a la droga discovery.”

Mientras que su estudio fue realizado usando una planta-versio'n del guisante de PBGS, los investigadores tienen razón de creer que el principio podría aplicarse a las versiones bacterianas de PBGS también. “Using morphlock-1 como base, estamos buscando a la consonancia fina la molécula de modo que bloquee apenas la versión bacteriana de la enzima de PBGS, ” Jaffe dice.

“Because PBGS es tan crucial para la vida, la parte de la enzima donde sucede la química se conserva altamente con la evolución, ” Jaffe dice, significando que una droga PBGS-que inhibe versátil dañaría las bacterias, guisantes y las poblaría igualmente. El área donde la droga potencial ata a la forma del hexamer de la proteína, sin embargo, se ha encontrado para diferenciar entre especie, dependiendo cómo los organismos se han desarrollado lejos de uno a.

Cuando PBGS está en su forma inactiva del hexamer, hay una cavidad pequeña en la superficie del complejo ensamblado. Usando las técnicas del muelle del ordenador, Jaffe y sus colegas de la persecución del zorro identificaron una habitación de moléculas pequeñas predichas para atar a esta cavidad.

Los investigadores después compraron y probaron una selección de estas moléculas en el laboratorio para ver si cualesquiera de ellas estabilizaron el guisante PBGS en su ensamblaje del hexamer. Un inhibidor en el detalle, dado el nombre morphlock-1, potentemente condujo la formación del hexamer en el guisante PBGS, pero no en el de seres humanos, de las moscas de fruta, o del aeruginosa infeccioso de los pseudomonas de las bacterias, o de los cholerae del vibrión, el último de cuál causa el cólera. Morphlock-1 es un inhibidor potente del guisante PBGS, pero no del PBGS de estos otros organismos.

Jaffe acuñó el término “morpheein” en 2005 después de un estudio de la estructura de PBGS reveló sus tendencias dimensio'n de una variable-que cambiaban de puesto. Mientras que están satisfechos inicialmente con escepticismo porque la existencia de morpheeins contradice algunos conceptos clásicos sobre la estructura y la función de la proteína, los estudios subsecuentes han reforzado que PBGS (y quizás otras proteínas) exhibe este comportamiento. Según Jaffe, este estudio es el primer para hacer uso dimensiones de una variable alternas del morpheein como estrategia potencial para el descubrimiento de la droga, en general, determinado para los antibióticos.

la resistencia de “Multi-drug conduce la necesidad de desarrollar los antibióticos nuevos, ” Jaffe dice. las drogas de “Since que estabilizan el hexamer inactivo de PBGS no necesitan ser químicamente similares el uno al otro, él serán difíciles para que la bacteria desarrolle resistencia completa a un coctel de tal compounds.”

Un motor minúsculo pero de gran alcance que propulsa el bacilo subtilis de la bacteria a través de líquidos es desunido de sacacorchos-como el flagelo por un embrague de la proteína, una universidad Bloomington de Indiana y científicos de la universidad de Harvard ha aprendido. Su informe aparece en Scientists De esta cienciade week’s ha sabido de largo qué mecanismos impulsores el flagelo a hacer girar, pero qué causas el flagelo a parar el hacer girar de — temporalmente o permanentemente — era desconocido.

“We piensan it’s bastante fresco que el desarrollo de bacterias y de ingenieros humanos llegó una solución similar al mismo problema, ” biólogo dicho Daniel Kearns del IU Bloomington, que condujo el proyecto. “How le hacen temporalmente parada un motor una vez que consigan going?”

La acción de la proteína que descubrieron, EpsE, es muy similar a la de un embrague del coche. En coches, el embrague controla si un motor de car’s está conectado con las piezas que hacen girar sus ruedas. Con el motor y los engranajes desunidos de uno a, el coche puede continuar moviéndose, pero solamente debido a su ímpetu anterior; las ruedas son no más largas accionadas.

EpsE se piensa a “sit abajo, ” como Kearns describe lo, en el rotor de flagellum’s, una estructura anillo de espuma-formada en la base del flagelo. La interacción de EpsE’s con una proteína del rotor llamada FliG causa un cambio de la dimensión de una variable en el rotor que lo desune del motor proto'n-accionado flagellum’s.

El descubrimiento de EpsE y de su función era accidental. Kearns y los colegas estaban realmente interesados en aprender más sobre los genes que hacen las células individuales de B. subtilis dejar de vagar en soledad y tomar la residencia en una ensambladura masivo comunal, inmóvil llamaron un biofilm. La estabilidad de biofilms se puede comprometer por las células bacterianas hiperactivas que flagelos continúan haciendo girar.

“We intentaban conseguir en cómo la capacidad de bacterium’s de moverse y la formación del biofilm son equilibradas, ” Kearns dicho. “We buscaban los genes que afectaron si las células son móviles o inmóviles. Aunque el B. subtilis es inofensivo, los biofilms son asociados a menudo a infecciones por las bacterias patógenas. La formación del biofilm que entiende puede probar eventual útil en combatir infections.” bacteriano;

Una vez que los científicos aprendieran EpsE estuvo implicado en la represión del movimiento flagellar, ellos ideó dos explicaciones posibles para cómo actúa EpsE. El primer era que EpsE actúa como un freno empujando una parte de no-mudanza contra una pieza móvil y bloqueando encima de los trabajos. La otra posibilidad, se imaginaban, eran que EpsE actúa como un embrague, desuniendo una pieza móvil de otra. En este último decorado, el motor no conserva ningún hacer girar flagellar de un mecanismo impulsor más largo porque las piezas móviles dominantes son no más largas en contacto. En este caso, el flagelo inmóvil tendría libertad del movimiento, tan decaído que puede ser que sea.

Para determinarse qué hipótesis estaba correcta, los científicos lo decidían dejaron lo más mejor posible la cola menear el perro. Asociaron el extremo de la cola del flagelo a una diapositiva de cristal y examinaron el movimiento de la célula entera en la presencia y la ausencia de EpsE. En ausencia de EpsE, la célula entera rotó una vez cada cinco segundos. En la presencia de EpsE, las células pararon pero podrían rotar pasivo, empujado por disturbios en el ambiente (movimiento browniano). Si EpsE actuara como un freno, las células no habrían rotado en todos.

Los investigadores también aprendieron que cuando la célula comienza a producir EpsE, toma cerca de 15 minutos antes de que la maquinaria flagellar es lisiada.

“This hace muchos del sentido por lo que la célula, ” Kearns dicho. el flagelo de “The es una estructura gigante, muy costosa. A menudo cuando una célula ningunas necesidades más largas algo, él pudo destruirlo y reciclar las piezas. Pero aquí, porque el flagelo es tan grande y el complejo, haciendo que no es muy rentable. Pensamos el embrague evita que el flagelo rote cuando es obligado por la matriz pegajosa del biofilm.”

El descubrimiento puede dar ideas de los nanotechnologists sobre cómo regular los motores minúsculos de su propia creación. El flagelo es uno de los motores más pequeños y más de gran alcance — de nature’s; unos como ésos producidos por B. subtilis pueden rotar más de 200 veces por el segundo, conducido por de 1.400 piconewton-nano'metros un esfuerzo de torsión. Caballos de fuerza (miniatura) bastante de That’s para una máquina que anchura estira solamente algunos nanómetros docena.

La nueva investigación en las toxinas, la virulencia, la extensión y la prevención del clostridium del superbug difficile está señalada en la edición especial de junio del diario de la microbiología médica. Estos resultados desempeñarán un papel crucial en proveer de nosotros la munición en la lucha contra un patógeno a veces mortal.

El clostridium difficile se encuentra en el ambiente pero es el más común de hospitales. Puede causar una infección hospital-adquirida seria cuando se utilizan los antibióticos mientras que trastornan el equilibrio de la flora normal de la tripa, permitiendo que la C. difficile crezca y que produzca las toxinas. Se lleva adentro la tripa de el 3% de seres humanos sanos pero las tarifas del carro en internos tienden para ser mucho más altas y la gente mayor en hospitales, siendo tratado con los antibióticos es la mayoría en el riesgo de desarrollar la infección. Las bacterias producen las esporas cuando encuentran condiciones desfavorables. La transmisión de la infección está con la ingestión de estas esporas que puedan sobrevivir en superficies y suelos por años y sean resistentes a muchos desinfectantes y antisépticos, incluyendo el gel de la mano del alcohol.

Los síntomas incluyen la diarrea, la náusea, el dolor abdominal, la pérdida de apetito, la fiebre, la inflamación del intestino y la perforación posible, que pueden ser fatales. Solamente dos antibióticos se utilizan regularmente para tratar la infección difficile de la C.: el metronidazole y el vancomycin, pero la recaída es un problema común después del tratamiento. En 2004, una tensión hypervirulent (C. 027/NAP1/BI difficile) fue señalada, que aparece hacer las toxinas más rápidamente y en niveles más altos que otras tensiones, así como ser resistente a muchos antibióticos, incluyendo fluoroquinolones.

Varios estudios en el diario de la microbiología médica miran la extensión de la C. difficile en diversos países, incluyendo Austria y Corea. La investigación muestra que el uso del antibiótico aumentó el riesgo de brotes de la tensión hypervirulent de la C. difficile en los Países Bajos. La edición también contiene evidencia para sugerir que la C. difficile se podría separar entre los animales y los seres humanos - los investigadores han aislado la bacteria de animales del alimento en Eslovenia.

Los científicos investigaron los efectos de antibióticos, de antígenos y de otros agentes en la virulencia y el pathogenicity de la C. difficile. Las toxinas también fueron estudiadas; la investigación revela una cierta información importante sobre la síntesis, el proceso y los efectos de diversas toxinas. Una nueva secuencia del gene se ha descubierto en la tensión difficile hypervirulent 027 de la C., que se podría relacionar con su virulencia creciente afectando el atascamiento de la toxina.

El potencial para un ‘designer’ probiotic para la C. difficile se discute. Profesor Ian Poxton, Editor-en-Jefe anterior del diario de “this dicho microbiología médica es un acercamiento importante que está esperanzadamente mucho mejor que estudios previamente señalados usando comercialmente disponible yogur-como bebidas, y ciertamente más sabroso que ‘faecal transplants’.”

El pharma grande dio para arriba en bacterias del suelo como fuente de antibióticos demasiado pronto, según la investigación publicada en la aplicación de junio la microbiología. Los científicos han estado minando los genomas microbianos para los productos naturales nuevos que pudieron tener aplicaciones en el tratamiento de MRSA y del cáncer y haber hecho algunos descubrimientos emocionantes.

“Over los ocho años pasados hemos estado buscando los productos naturales nuevos en la secuencia de la DNA del coelicolor de los streptomyces de la bacteria antibio'tico-que produci'a, ” profesor dicho Gregory Challis de la universidad de Warwick. “In los 15 años pasados se validó que ningunos productos naturales nuevos permanecían ser descubiertos de estas bacterias. Nuestro trabajo muestra esta visión muy frecuente para ser incorrect.”

En Alexander 1928 Fleming descubrió la penicilina, que fue desarrollada posteriormente en una medicina por Florey y encadenamiento en los años 40. El antibiótico fue granizado como ‘miracle cure’ y una edad de oro del descubrimiento de la droga siguió. Sin embargo, el redescubrimiento frecuente de productos naturales sabidos y de desafíos técnicos forzó a compañías farmacéuticas retirar y parar el buscar de las moléculas nuevas.

Las secuencias genéticas completas de más de 580 microbios se saben actualmente. Es posible identificar los caminos que producen compuestos nuevos mirando las secuencias de la DNA y muchos racimos del gene probablemente para codificar productos naturales se han analizado. ‘genoma mining’ se ha convertido en un campo dinámico y rápidamente el avanzar.

El profesor Challis y sus colegas ha descubierto los productos de dos racimos secretos del gene. Uno de los racimos fue encontrado para producir varios compuestos que inhiben la proliferación de ciertas bacterias. Tres de estos compuestos eran nuevos, nombrados el isogermicidin A, B y el descubrimiento de la C. “This era absolutamente inesperado, ” profesor dicho Challis. la investigación de “Our proporciona a la nueva metodología importante para el descubrimiento de productos naturales nuevos de aplicaciones en medicina, tal como combatir MRSA infections.”

El otro producto que descubrieron se llama coelichelin. El hierro es esencial para el crecimiento de casi todos los microorganismos. Aunque es el cuarto la mayoría del elemento abundante en la corteza de Earth’s existe a menudo en una forma férrica, que los microbios no pueden utilizar el racimo del gene de “The que dirige la producción del coelicehlin no era sabido para ser implicado en la producción de cualquier producto sabido, ” profesor dicho Challis. la investigación de “Our sugiere que el coelicolor del S. de las ayudas del coelichelin tome iron.”

Muchos investigadores han seguido a profesor Challis y sus colegas en el campo emocionante de la explotación minera del genoma. “In el futuro cercano, compuestos con actividades biológicas útiles será patentado y progresado en ensayos clínicos o agrícolas, dependiendo de su applications” profesor dicho Challis.

Los investigadores de los E.E.U.U. han creado los ordenadores vivos del ` genético alterando bacterias. Los resultados de la investigación, publicados en diario abierto del acceso de la central de BioMed de la ingeniería biológica, demuestran que el computar en células vivas es factible, apertura la puerta a un número de aplicaciones incluyendo almacenaje de datos y como herramienta para manipular los genes para la ingeniería genética.

Un equipo de investigación de la biología y de los departamentos de las matemáticas de la universidad de estado occidental de la universidad, de Carolina del Norte y de Missouri de Davidson, Missouri, los E.E.U.U. agregó genes a las bacterias de coli de escherichia, creando los ordenadores bacterianos capaces de solucionar un rompecabezas matemático clásico, conocido como el problema quemado de la crepe.

El problema quemado de la crepe implica una pila de las crepes de diversas tallas, cada uno de las cuales tiene una cara de oro y quemada. La puntería es clasificar la pila así que la crepe más grande está en el fondo y todas las crepes son cara de oro para arriba. Cada tirón invierte la pedido y la orientación (es decir a que la cara de la crepe está haciendo frente para arriba) de una o varia crepes consecutivas. La puntería es empilarlas correctamente en el poco número de tirones.

En este experimento, los investigadores utilizaron fragmentos de la DNA como las crepes. Agregaron genes de un diverso tipo de bacteria para permitir al E. coli mover de un tirón las crepes del ` de la DNA. También incluyeron un gene que hizo las bacterias resistentes a un antibiótico, pero solamente cuando la DNA hace fragmentos había sido movido de un tirón en la orden correcta. El tiempo requerido para alcanzar la solución matemática en los fallos de funcionamiento refleja el número mínimo de los tirones necesitados para solucionar el problema quemado de la crepe.

"el sistema ofrece el excedente potencial que los ordenadores convencionales" dicen a investigador del terminal de componente, Karmella Haynes de varias ventajas. "un solo frasco puede sostener mil millones de las bacterias, cada uno de las cuales podría potencialmente contener varias copias de la DNA usada para computar. Estos ordenadores bacterianos del ` podrían actuar en paralelo a uno a, significando que las soluciones se podrían potencialmente alcanzar más aprisa que con los ordenadores convencionales, usando menos espacio y en un costo más bajo." Además de paralelismo, el computar bacteriano también tiene el potencial de utilizar mecanismos de la reparación y, por supuesto, puede desarrollarse después de que uso relanzado.

Una molécula naturalmente que ocurre hecha por las bacterias simbióticas de la tripa puede ofrecer un nuevo tipo de tratamiento para la enfermedad inflamatoria del intestino, según científicos en el instituto de California de la gente de Technology.”Most tiende para pensar en bacterias como organismos insidiosos que solamente nos hagan a enfermo, ” dice Sarkis K. Mazmanian, profesor auxiliar de la biología en Caltech, que laboratorio examina el lazo simbiótico entre “good” bacterias y sus ordenadores principal mamíferos. En lugar, él dice, “bacteria puede ser beneficioso y promover activamente health.”

Por ejemplo, las 100 bacterias trillón que ocupaban la tripa humana se han desarrollado junto con los sistemas digestivos e inmunes humanos para millones de años. Algunos microbios dañosos son responsables de la infección y de la enfermedad aguda, mientras que las bacterias de “other, las más inteligentes, han tomado la ruta evolutiva de formar su ambiente positivamente obrando recíprocamente con el sistema inmune del ordenador principal para promover la salud, que les da un lugar mejorado para vivir; it’s tienen gusto de crear el nirvana bacteriano, ” dice Mazmanian.

Si las bacterias están modificando activamente la tripa, su trabajo tendría que ser mediado por las moléculas. En su trabajo reciente, Mazmanian y sus colegas han identificado una tal molécula, un azúcar llamada el polisacárido A, o PSA, que es producido por la bacteria simbiótica Bacteroides de la tripa fragilis. Han llamado esta molécula un factor de “symbiosis, ” y prediga que muchos otros compuestos bacterianos con actividades beneficiosas diversas aguardan descubrimiento.

Para identificar la molécula y su acción, los científicos utilizaron ratones experimentales y los cambios inducidos a sus bacterias intestinales exponiéndolas a una bacteria patógena llamaron el hepaticus de Helicobacter. Este microbio causa una enfermedad en los ratones que sea similar a la enfermedad de Crohn’s y al colitis ulcerative. Sin embargo, cuando los animales co-fueron colonizados con el B. fragilis, fueron protegidos contra el disease–as eran los animales que fueron dados dosis orales apenas de la molécula de PSA.

En detalle, Mazmanian y sus colegas encontraron que PSA las células determinadas inducidas del inmune-sistema llamó las células de T de CD4+ para producir interleukin-10 (IL-10), una molécula que se ha mostrado previamente para suprimir la protección de la oferta de inflammation–and contra enfermedad inflamatoria del intestino. “Thus, bacterias ayudan a reprogramar nuestro propio sistema inmune para promover la salud, ” él dice.

“The la implicación más inmediata y más obvia es que PSA se puede potencialmente desarrollar como terapéutico natural para la enfermedad inflamatoria del intestino, ” dice Mazmanian.

La enfermedad inflamatoria del intestino, una constelación de enfermedades que causen la inflamación en los intestinos, incluyendo colitis ulcerative y enfermedad de Crohn’s, se estima para afectar a un millón americanos. Los índices de las enfermedades inflamatorias del intestino se han elevado súbitamente en años recientes; por ejemplo, la incidencia de la enfermedad de Crohn’s, una condición que causa dolor debilitante, diarrea, y otros síntomas gastrointestinales, ha aumentado en 400 por ciento sobre los últimos 20 años.

La investigación actual, junto con el otro trabajo por Mazmanian y junio L. Round, investigador postdoctoral de Caltech, sugiere que la interacción entre los varios grupos de bacterias que viven en los intestinos tenga efectos profundos en salud humana.

Esta noción se gelifica con el “hygiene supuesto hypothesis.” La hipótesis, primero propuesta hace dos décadas, conecta las prácticas modernas como el saneamiento, la vacunación, una dieta occidental, y el uso antibiótico, que reducen infecciones bacterianas, al predominio creciente de una variedad de enfermedades en el mundo desarrollado, incluyendo enfermedad inflamatoria del intestino, asma, esclerosis múltiple, y la diabetes del tipo 1. Sin embargo, ahora es clara que los estándares vivos crecientes y las drogas anti-bacterianas afectan no solamente microbios infecciosos, solamente todos los los beneficiosos que podemos depender encendido para nuestro bienestar.

las medidas societal de “Through hemos cambiado nuestra asociación con el mundo microbiano en una duración muy corta. Don’t tenemos el mismo contacto con los microbios que tenemos para millones de years–we apenas vivo ahora limpiamos también, ” Mazmanian dice. Tan mientras que es útil eliminar enfermedad-causar organismos, resultados de la enfermedad de “perhaps de la ausencia de bacterias beneficiosas y sus buenos efectos, ” él sugiere. el estudio de “This es la primera demostración de eso. Qué esperanzadamente hará debe permitir que la gente reevalúe nuestras opiniones de bacterias. No todos son malos y algunos, quizá muchos, son beneficial.”

La vida en espacio exterior es una certeza absoluta, y es probable ser más familiar que puede ser que pensemos, según un artículo en la aplicación de mayo la microbiología hoy. Desde entonces el comienzo de la raza del espacio hemos enviado más que apenas a los satélites y a astronautas en espacio: la nave espacial no es decontaminated y está vertiendo rutinariamente con vida microbiana.

"dondequiera que va el hombre audazmente su fauna microbiana es segura seguir," dijo Lewis Dartnell, un astrobiologist en la universidad Londres de la universidad. La estación espacial rusa MIR fue lanzada en 1986 y los estudios microbianos investigaron la diversidad de las bacterias que vivían junto a los astronautas. En 1998, las gotas libre-flotantes del agua encontradas durante una misión de la NASA a la estación eran analizadas y descubiertas para contener microbios incluyendo bacterias fecales como E. coli, especie de la plaga de Yersinia, y uniforme bacteria-relacionados qué fue sospechada para ser Legionella, así como hongos, amebas y protozoos.

la "prevención de la extensión de la vida microbiana entre los mundos de la Sistema Solar ha sido una prioridad superior por décadas ahora," dijo Lewis. "este esfuerzo se conoce como protección planetaria." La estación espacial internacional de hoy (ISS) está mucho más limpia que el MIR era hace 20 años, los gracias a los filtros de HEPA, limpieza semanal y los regímenes bisemanal de la desinfección. Pero inevitable, el ISS todavía está lejos de ser sin faltas; el muestreo reciente reveló la epidermitis del estafilococo de la bacteria que sobrevivía en diversas áreas.

Pero no es planetas justos que necesitamos proteger - los astronautas están en el riesgo creciente de la infección en espacio. Las infecciones respiratorias son comunes entre astronautas y las enfermedades ocurren en un cuarto de vuelos de la lanzadera de espacio. "prolongó la exposición a la radiación cósmica y el microgravity se cree para tener un efecto negativo en el sistema inmune, y la transmisión de la enfermedad se realza dentro del ambiente cerrado del aire reciclado y el agua," dijo Lewis Dartnell. Los microbios también plantean un riesgo creciente de alergias, abastecimiento tóxico del aire y de agua e incluso biodegradación de los componentes críticos de la nave espacial.

Esta semana, el lander de Phoenix aterrizado en Marte, esperando tomar las primeras medidas siempre directas del agua de Martian y de las moléculas orgánicas. "para garantizar la limpieza del brazo robótico, fue incluido en un bolso ma's biobarrier - con eficacia un condón interplanetario," dijo Lewis. Pero esto no será una medida de control factible para los seres humanos. los "seres humanos y las naves espaciales son intrínsecamente sucios y una vez que lleguemos para plantar indicadores en el suelo oxidado nuestro entourage microbiano comenzará a escaparse hacia fuera sobre Marte." Cuál es más, los microbios tienen una capacidad uncanny de sobrevivir como esporas, resistentes al calor, al frío y a la radiación. "una vez que los seres humanos han visitado Marte, podemos nunca estar seguros que no eran ninguna descubrimientos biológica firma simplemente de nuestras propias fundas sucias," dijo Lewis Dartnell.

En hecho, puede ser que necesitemos realmente llevar microbios en una misión servida Marte. "para misiones más largas, no será posible tomar suficientes fuentes de la tierra," dijo Lewis. los "científicos están desarrollando los sistemas de ayuda de vida ingeniosos que confían en las plantas y los microorganismos para proporcionar al alimento, al reciclaje inútil y a la purificación del agua." Por supuesto, en este caso, un brote de microbios dañosos podía estrellar los sistemas de ayuda de vida así como afectar la salud del equipo, poniendo en peligro la misión entera. "para mejor o peor, los fallos de funcionamiento del espacio son aquí permanecer."

Las naves están llevando inadvertidamente trillones de stowaways en el agua sostenida en sus tanques de lastre. Cuando el agua se bombea hacia fuera, la especie invasora se podría release/versión en nuevos ambientes. Enfermedad-causar microbios se podía también release/versión, planteando un riesgo a la salud pública, según un artículo en la aplicación de mayo la microbiología hoy.

"no hay aventura romántica o skullduggery en el trabajo aquí," dijo a profesor Fred Dobbs de la vieja universidad del dominio, Virginia, los E.E.U.U.. Agua de bomba de las naves dentro y fuera de los tanques de lastre para ajustar la línea de flotación y a compensar para el cargamento del cargo, haciendo la nave ejecutada tan eficientemente como sea posible. Estos tanques pueden sostener millares de toneladas de agua. "cualquier organismo en el agua es probable release/versión cuando se bombea después hacia fuera."

Muchos animales y plantas extranjeros se han llevado los nuevos ambientes y llegan a ser invasores, amenazando la supervivencia de la especie local; algunos alteran fundamental el ecosistema. Los mejillones de la cebra fueron introducidos en Norteamérica y la jalea del peine en el Mar Negro y ambas han tenido impactos ecológicos y económicos enormes

Por más de 20 años hemos sabido que una variedad de phytoplankton grande y los protozoos están transportados de esta manera, pero sabemos muy poco sobre microbios más pequeños como bacterias y virus. "es inevitable que los centenares de trillones de microorganismos entran en el tanque de lastre de una sola nave durante operaciones normales," dijo a profesor Dobbs. La mayoría de estos microbios es inofensiva, pero algo es un riesgo potencial a la salud pública.

el "vibrión que los cholerae, que causa el cólera en seres humanos, pueden ser adentro llevados tanques de lastre," dijo a profesor Dobbs. "no ha habido brotes sabidos de enfermedad asociados a actividades del ballasting, pero el agua se muestrea solamente muy raramente." Otros microbios enfermedad-que causan en los tanques incluyen el parvum de Cryptosporidium y los duodenalis de Giardia, que causan trastornos del estómago.

Alguna gente dice que los microbios están presentes por todas partes; ella puede ser dispersada fácilmente porque ella es tan pequeña. Sin embargo, muchos expertos creen que los microorganismos tienen una "biogeografía", un hogar natural, que los medios ellos podrían llegar a ser invasores si estuvieron movidos y tienen un efecto negativo en diversos ambientes. Hay una cierta evidencia para este argumento: dos diatomeas llamadas especie del phytoplankton fueron introducidas al canal inglés del Océano Pacífico del norte

La organización marítimo internacional, que fija reglas y los estándares para la industria de envío global, ha propuesto un límite superior a los números de los cholerae del vibrión, de E. coli, y de los enterococos intestinales contenidos en agua descargada del lastre. Algunas naves también están utilizando diversos tratamientos para reducir e incluso eliminar los microbios en su lastre riegue. "un número de técnicas se están mirando para este propósito, de la filtración a los biocides, el ultrasonido a la irradiación ultravioleta," dijo a profesor Dobbs. "nuestra comprensión de las ediciones implicadas aumentará como se realizan más estudios, determinado ésos que emplean las herramientas de la biología molecular moderna."

Los investigadores del centro de Juan Innes y de la universidad de Anglia del este han aclarado recientemente la estructura y la función de una enzima que está implicada en adornar los antibióticos con las moléculas del azúcar. Muchos antibióticos tienen una variedad de diversas moléculas del carbohidrato asociadas a ellas cuáles pueden ayudar al antibiótico a ser tomado por el organismo de la blanco o superar resistencia. Manipulando el azúcar, puede ser posible restablecer utilidad en los antibióticos a los cuales la resistencia se ha convertido.

La puntería de esta investigación era descubrir cómo se hacen estas azúcares, y cómo sus estructuras afectan su actividad biológica. Los investigadores estudiaron una enzima de una pequeña especie estudiada de las bacterias de los streptomyces, que produce el tylosin antibiótico. La enzima que miraban está implicada en la fabricación de una molécula del azúcar que adorne tylosin. Resolviéndose cómo se hacen los carbohidratos, puede ser posible hacer las azúcares artificiales, con diversas características.

"ésta es un poco bioquímica que no podemos hacer con química. Necesitamos ir de nuevo a los fundamentales de cómo estas azúcares se ponen juntas en naturaleza ", dijimos a profesor Rob Field. "deseamos ver qué sucede cuando adornamos un antibiótico con el azúcar y qué azúcares hacen la mejor decoración."

No están todavía cerca a un producto del mercado, sino a intentar entender en un nivel fundamental cómo se hacen estas azúcares. "todavía estamos poniendo la caja de herramientas juntos" dijimos a profesor Field. Modelando la enzima, y comparándola con las enzimas relacionadas, han podido identificar las piezas dominantes necesitadas para su función, y proponen la base bioquímica para cómo crea el st exacto del carbohidrato

Consideraba una vez un llano estéril con el respiradero hidrotérmico impar, el seafloor aparece verter con vida microbiana, según un papel que era publicado 29 de mayo en naturaleza.

"una costura de 60.000 kilómetros del basalto se expone a lo largo del sistema que se separa del canto del mediados de-oce'ano, representando potencialmente el área superficial más grande para que los microbios colonicen en la tierra," dijo el geomicrobiologist Katrina Edwards, el autor correspondiente de USC del estudio.

Mientras que los microbios del seafloor se han detectado antes, éste es la primera vez que se han cuantificado. Usando análisis genético, Edwards y los colegas encontraron millares de épocas más bacterias en el seafloor que en el agua arriba.

Sorprendido por la abundancia, los científicos probaron otro sitio pacífico y llegaron los resultados constantes. Esto lo hace probablemente que la vida microbiana rica amplíe a través del suelo marino, Edwards dicho.

Los científicos también encontraron una diversidad microbiana más alta en las rocas comparadas con otros sistemas vibrantes, tales como ésos encontrados en los respiraderos hidrotérmicos.

Incluso se compara con la diversidad microbiana de la granja suelo-vista por muchos como la rico-diversidad en el basalto estadístico el equivalente.

"estos científicos utilizaron métodos moleculares modernos para cuantificar la diversidad de microbios en ambientes de alta mar alejados," dijo David L. guarnición, director del programa biológico de la oceanografía del National Science Foundation.

"consecuentemente, ahora le conocemos que hay muchos más microbios que cualquier persona había conjeturado," agregamos.

Estos resultados plantean la cuestión de donde estas bacterias encuentran su energía.

"rasguñamos nuestras cabezas sobre qué utilizaba este alto nivel del crecimiento cuando el contenido orgánico del carbón es punto bajo darn bonito," Edwards recordado.

Con evidencia que la corteza oceánica utiliza más bacterias compararon con agua sobrepuesta, los científicos presumieron que las reacciones con las rocas ellos mismos pudieron ofrecer el combustible para la vida.

Detrás en el laboratorio, calculaban cuánto biomasa se podría utilizar teóricamente por reacciones químicas con el basalto. Entonces compararon esta figura a la biomasa real medida. "era totalmente constante," Edwards dicho.

Esto presta la ayuda a la idea que las bacterias sobreviven en la energía de la corteza, un proceso que podría afectar nuestro conocimiento sobre el ciclo e incluso la evolución de alta mar de carbón.

Por ejemplo, muchos científicos creen esa agua baja, agua no profunda, acunaron la primera vida del planeta. Razonan que las profundidades carbo'n-pobres oscuras aparecen ofrecer poca energía, y los ambientes ricos como los respiraderos hidrotérmicos son relativamente escasos.

Pero la abundancia newfound de microbios del seafloor hace teóricamente posible que vida temprana prosperar-y lo iguala quizá comenzar-en el seafloor.

"algunos pudieron incluso favorecer el océano profundo para la aparición de la vida puesto que era un bastión de la estabilidad comparado con la superficie, que era arruinada constantemente por los cometas y otros objetos," Edwards sugirieron.

No obstante, el conocimiento actual de la biosfera profunda puede caber en el jefe de un contacto, Edwards dicho. La mayoría de las bacterias del seafloor destaparon en esta demostración del estudio que poca relación a ésas cultivó en laboratorios, que hace la experimentación difícil.

Más bien que trayendo bacterias al laboratorio, sin embargo, Edwards planea traer al laboratorio bacteria-con a un observatorio microbiano 15.000 pies debajo de nivel del mar.

Los gracias a un $3.9-million conceden concedido en marcha por el Gordon y la fundación de Betty Moore, Edwards y sobre 30 colegas continuará estudiando bacterias del seafloor, pero también estudiará a sus primos del subseafloor que completan un ciclo a través de la roca porosa.

La primera expedición de su clase, la operación que perfora penetrará 100 contadores de sedimentos y 500 contadores de roca de fondo.

Además de los experimentos dirigidos aprendiendo cómo estas bacterias alteran exacto la roca, los científicos medirán la diversidad, la abundancia y el relatedness de microbios en diversas profundidades.

Esto verterá la luz encendido si las bacterias se desarrollaron de los antepasados que flotaron abajo fuente antedicha o de una cierta hasta ahora desconocida profundamente en la corteza.

El estudio de la naturaleza proporciona a una base crucial de la comparación entre el seafloor y los microbios del subseafloor, ambos totalmente desconocidos hasta apenas recientemente.

La empresa de'cada-larga puenteará más lejos las ciencias de la tierra y de vida, una meta dominante en el campo que emerge del geobiology, descrito por Edwards como la co-evolucio'n de la tierra y de la vida.

La biosfera profunda se satisface únicamente para un acercamiento geobiological, Edwards dicho, puesto que una comprensión apropiada requiere genomics, el análisis de las interacciones químicas de la microbio-roca y un calendario en millones de años.

USC unido Edwards hace dos años como parte de su hire del racimo de científicos con intereses multidisciplinarios se relacionó con el geobiology. Con su concentración de la facultad en el campo, California meridional y USC en detalle se miran como cubos para la comunidad de investigación del geobiology.

USC recibió recientemente el 5to simposio anual de Geobiology, co-ordenado por el estudiante post-doctoral Beth Orcutt, el segundo autor de USC del papel de la naturaleza.

Además, el instituto de USC Wrigley para los estudios ambientales ejecuta un curso del geobiology del verano en la isla de Catalina que reúne a estudiantes y a facultad superiores.

Edwards cree que la mayoría de la gente apenas no realiza cuánto vida prospera en las profundidades acuosas.

"si podemos realmente clavar abajo de qué está continuando, entonces hay implicaciones significativas," ella dijo. "es mi esperanza que la gente da vuelta a sus cabezas y nota que hay vida abajo allí."

Los científicos buscan para a candidatos de la droga en algunos lugares muy inverosímiles. Baten no sólo fuera de compuestos sintetizados en laboratorios a nivel industrial, sino que también friegan los filones coralinos y raspan la corteza del árbol en la esperanza de tropezar sobre una molécula unsuspecting que apenas pudo dar vuelta en el buster grande del bloque del año próximo. Pero una región que los científicos no han estado buscando es su tripa. Literally.Now, un equipo de investigadores en la escuela médica de Harvard, el hospital de Brigham y de las mujeres, y la California Institute of Technology Han demostrado que una molécula producida por las bacterias en la microflora intestinal de la tripa puede eliminar síntomas de la enfermedad inflamatoria del intestino (IBD), una condición que incluya la enfermedad de Crohn y el colitis ulcerative, en los modelos animales.

"dado el número escarpado de bacterias en la tripa, el potencial para descubrir las moléculas nuevas que pueden tratar un rango entero de estas enfermedades es prometedor," dice Dennis Kasper, co-conduce a autor en el estudio, profesor de la medicina y microbiología y genética molecular en la escuela médica de Harvard, y director del laboratorio de Channing en Brigham y el hospital de las mujeres.

El estudio aparecerá como la historia de la cubierta en la aplicación de mayo del 29 la naturaleza.

Los científicos han sabido por muchas décadas que la tripa mamífera es un ecosistema que vierte con aproximadamente 1.000 diversas especies de bacterias, especie a diferencia del ordenador principal como ameba single-cell en espuma de la charca. Más bien que causando enfermedad, estas bacterias son responsables de la proteger contra la infección y de ayudar a la digestión. Un número de aumento de científicos también sospecha que los aumentos recientes en asma e incluso ciertas alergias del alimento son causados por interrupciones en el equilibrio delicado de este ecosistema intestinal.

En 2005, Kasper y Sarkis Mazmanian, entonces un postdoc en el laboratorio de Kasper y ahora un profesor auxiliar de la biología en la California Institute of Technology, descubierta que una especie de las bacterias intestinales llamadas Bacteroides fragilis podría restablecer el equilibrio del sistema inmune en los ratones que fueron criados para faltar bacterias intestinales. Un producto determinado del B. fragilis, una molécula del azúcar llamada el polisacárido A (PSA), recuperó el equilibrio de cierta subclase de las células del sistema inmune (llamadas Th1 y Th2) que niveles se sesgaron cuando las bacterias en la tripa estaban ausentes. Los investigadores refirieron a PSA como "factor de la simbiosis," uno que estableció una conexión beneficiosa entre las bacterias y los mamíferos. Éste era el primer estudio en el cual tal conexión fue demostrada.

Interesante, cuando el estudio fueron terminados, Kasper y Mazmanian encontró en estos ratones a la abundancia de las células del sistema inmune que eran sabidas para proteger contra colitis y la enfermedad de Crohn. En el informe actual, los grupos decididos para ampliar estos resultados y para explorar conexiones potenciales entre PSA y la enfermedad inflamatoria del intestino.

Cuando immunocompromised los ratones con un microbiota pato'geno-libre específico fueron dados una bacteria intestinal llamada hepaticus de Helicobacter, ellos pronto desarrollaron "rugir" IBD del rasgón, según Kasper. Sin embargo, cuando Helicobacter fue combinado con el B. fragilis, los ratones estaban muy bien. Otros experimentos revelaron que el azúcar especial de PSA-the mole'cula-era el factor dominante en la prevención de IBD. En hecho, cuando los ratones fueron dados Helicobacter combinado con PSA purificado de bacterias fragilis del B., no mostraron ningún síntoma de IBD.

"pero entonces la pregunta dominante estaba, si PSA era esencial para evitar que estos animales vengan abajo con colitis o Crohn, cómo hizo it”" dice Kasper. "cuál era el mechanism”"

La respuesta vino estudiando un subconjunto de los interleukins, es decir, moléculas secretadas por las células inmunes.

Los estudios anteriores habían mostrado que dos interleukins determinados, llamados IL-17 e IL-23, promueven la inflamación intestinal y están presentes en los altos niveles en pacientes de IBD. Aquí, mientras que los investigadores encontraron IL-17 e IL-23 en la tripa de los animales que habían recibido Heliobacter solamente, estos interleukins estaban ausentes de los animales que también habían recibido PSA-producir PSA fragilis y purificado del B..

"realizamos que algo en PSA debe prevenir la inflamación que causa colitis y Crohn, que explicaría la reducción en IL-17 e IL-23," dice Kasper.

Este hunch trajo a investigadores considerar un tercer interleukin, IL-10. El contrario de IL-17 y de IL-23, IL-10 es antiinflamatorio y había sido mostrado previamente para proteger contra colitis experimental.

Los investigadores administraron de nuevo Helicobacter y el B. PSA-activo fragilis (la combinación que había conducido previamente a los ratones sanos), sólo este vez incluyeron un anticuerpo que bloqueó IL-10. Consecuentemente, los ratones todos vinieron abajo con IBD.

"esto demostrada para nosotros el mecanismo por el cual PSA protege contra IBD," dice Kasper.

De hecho, los investigadores dedujeron que PSA incita las células del sistema inmune secretar IL-10, que alternadamente suprime la inflamación causada por IBD. Es decir PSA es un antiinflamatorio.

Esta investigación debe animar a gente (muchos científicos incluyendo) que considere el potencial extenso para las contribuciones beneficiosas a la salud humana por las "buenas" bacterias. Y cuál es más, "esto es que una molécula beneficiosa producida por las bacterias intestinales se ha mostrado para trabajar terapéutico en un modelo animal," dice la primera vez Mazmanian.

Los investigadores advierten que estos resultados no prometan ninguna tratamientos a corto plazo para IBD. la "fuerza de PSA hace la misma cosa en seres humanos, y no pudo," dice Kasper.

Sin embargo, el mecanismo que han descubierto debe persuadir científicos y a fabricantes de la droga considerar las nuevas fuentes para ampliar la tubería de la droga.

"no hay actualmente esfuerzo de desarrollar las moléculas que son hechas naturalmente por las bacterias para utilizar terapéutico," continúa Mazmanian. "este estudio abre esa posibilidad."

Citación completa:
Naturaleza, 29 de Mayo De 2008, 453 (7195), 620-624
"un factor microbiano de la simbiosis previene enfermedad inflamatoria intestinal"
Sarkis K. Mazmanian(1), Junio L. Round(1) Y Dennis L. Kasper(2,3)

Un grupo de investigadores de duque University ha hecho un avance importante en entender cómo las bacterias se dividen. Estos resultados podrían conducir a los nuevos tratamientos antibióticos que evitan que las bacterias peligrosas se multipliquen.

Normalmente, las bacterias se dividen formando un anillo que pellizque la célula en dos. El anillo se llama un "anillo de Z" después de la proteína FtsZ, que forma un andamio de forma anular y después lo exprime más pequeño. En bacterias, el anillo de Z también contiene una docena otras proteínas, creídas todo para ser esencial para la división.

El anillo de Z tira normalmente adentro en la membrana de la célula atando a otra proteína, FtsA, que tiene el un extremo asociado a la membrana interna de la célula y el otro extremo conectado con FtsZ. Cuando el anillo de Z constricts, tira totalmente adentro de la membrana y pellizca la bacteria en dos.

Pero el científico de investigación de la biología de la célula Masaki Osawa, Ph.D., FtsA cortado fuera del sistema haciendo un FtsZ que podría atar directamente a la membrana, y llamado la “membrane apuntó FtsZ” o FtsZ-mts.

Primero, Osawa demostró que la proteína nueva, FtsZ-mts, Z ensamblado suena en bacterias.

Entonces él construyó una máquina grandemente simplificada de la ce'lula-divisio'n en las gotitas microscópicas del aceite, llamadas las liposomas, que demostraron el papel importante de FtsZ en el proceso de la división. Él podía ensamblar los anillos de Z en este sistema totalmente artificial, la liposoma, una esfera hueco minúscula de la grasa que mímico las membranas naturales de la célula.

Para hacer esto, Osawa mezcló las liposomas con FtsZ y GTP, una molécula que proporciona a energía. En una diapositiva del microscopio las liposomas se fundieron y estiraron en los tubos que mímico la dimensión de una variable de E. coli y otro barra-formo' bacterias.

"era una coincidencia feliz que la talla y la dimensión de una variable de las liposomas eran similares a la de bacterias barra-formadas," dice a co-autor Harold Erickson, profesor de la biología de la célula. "estas liposomas tubulares son una nueva microestructura, y su formación sigue siendo un misterio."

Durante el experimento, fluorescently etiquetado FtsZ-mts estaba inicialmente en el exterior de las liposomas, pero algo de las liposomas tubulares terminadas para arriba con FtsZ en el interior. "no sabemos sucede esto, pero es un clave al descubrimiento," Osawa dicho.

Dentro de la liposoma el FtsZ formó los anillos cerrados múltiples que alinearon el perpendicular con la longitud del tubo, apenas como Z suena la forma en bacterias. También resbalaron hacia adelante y hacia atrás, y donde chocaron, permanecían junta y formaron anillos más brillantes de Z. Y como los anillos de Z crecieron en brillo, tiraron visiblemente de la pared del interior de la liposoma.

"los anillos de Z están generando claramente la fuerza y están causando la constricción," Osawa dicho. Una película el equipo hecho muestra varias constricciones en la pared que ocurre en los sitios de los anillos brillantes de Z. Cuando el GTP en la liposoma se utiliza para arriba, el tubo facilita fuera de sus constricciones en su dimensión de una variable original.

"creemos que nuestro sistema simple puede reconstruir el mecanismo que las bacterias más tempranas dividían. Tenían probablemente FtsZ solamente, "Erickson dicho. los "experimentos de Osawa muestran que FtsZ, una membrana ata, y la superficie interior de una membrana tubular es toda que es necesario ensamblar el anillo de Z y generar una fuerza de la constricción."

Los anillos artificiales de Z no eran suficientes pellizcar las liposomas por la mitad, "probablemente porque sus paredes son mucho más gruesas que la membrana de una bacteria," Osawa conocido. "ahora estamos trabajando para hacer liposomas más finas, de modo que poder alcanzar la división completa."

Erickson dijo que FtsZ es el antepasado bacteriano del tubulin, la proteína que hace los microtubules en las células animales y es la blanco de un número de drogas anticáncer como taxol. Aunque FtsZ no es sensible al taxol, cualquier cosa aprendido sobre el antepasado bacteriano nos ayudará a entender los microtubules, que ayudan a las células animales para guardar su dimensión de una variable y para controlar sus movimientos, él explicó.

Alex Dajkovic, autor del terminal de componente en el compañero postdoctoral de papel y anterior en Johns Hopkins. Él ahora es investigador en el curie de Institut en París.

Un equipo de investigación de Johns Hopkins ha solucionado rompecabezas importantes referentes cómo ciertas proteínas dirigen la reproducción de bacterias, los descubrimientos que podrían conducir a un nuevo tipo de antibióticos.

En un estudio reciente publicado en la biología actual del diario, los científicos señalaron cómo a correa-como la estructura llamó un anillo de Z, que pellizca una bacteria barra-formada para producir al descendiente dos, pueden ser invalidados por una proteína llamada MinC. Explotando esta vulnerabilidad, los investigadores dichos, las compañías farmacéuticas pueden encontrar una manera de luchar las infecciones que responden no más de largo a medicaciones más viejas.

"las aplicaciones médicas potenciales de nuestro descubrimiento son significativas," dijo Alex Dajkovic, autor del terminal de componente del papel. "porque las moléculas implicadas en la división de célula son muy similares en casi todas las bacterias, el proceso que destapamos proporciona a una nueva blanco para la gente que hace los antibióticos. Esto es extremadamente importante porque la resistencia antibiótica está en la subida, y muchas muertes preventable, especialmente en el mundo que se convierte, son causadas por infecciones bacterianas."

Denis Wirtz, profesor de la ingeniería química y biomolecular en Johns Hopkins.

Dajkovic ayudado para hacer los descubrimientos como compañero postdoctoral en el laboratorio de Denis Wirtz, profesor de la ingeniería química y biomolecular en la escuela de las pescadillas de Johns Hopkins de la ingeniería. Dajkovic ahora es investigador en el curie de Institut en París.

Wirtz, que también es director del asociado del instituto de Johns Hopkins para NanoBioTechnology, observó que "la mayoría de los antibióticos apuntan la capacidad de bacterias de construir sus paredes de célula o su capacidad de hacer las proteínas o la DNA. Con este papel, Alex y el resto del equipo identificaron las nuevas blancos moleculares que podrían interrumpir la división de célula bacteriana. Si las bacterias no pueden reproducirse, la infección morirá."

Los investigadores se centraron en el E. barra-formado coli de la bacteria, encontrado comúnmente en la zona digestiva humana, que sirve como organismo modelo para el estudio de procesos bacterianos básicos. Cuando estos solos-celled microbios desean multiplicarse, una estructura llamada las formas del anillo de Z, entonces comienza a apretar como una goma alrededor del midsection de cada bacteria. El anillo de Z ayuda a pellizcar el cuerpo barra-formado en dos salchichas microbianas que finalmente partan aparte para formar dos células.

Por cerca de 20 años, los investigadores han sabido sobre el anillo de Z pero no han entendido exacto cómo funcionó y porqué formó siempre en el centro de células barra-formadas. Los componentes principales de los anillos de Z son filamentos de una molécula de la proteína llamada FtsZ

En el nuevo artículo de diario, el Johns Hopkins-conducido los investigadores podía señalar para la primera vez eso que el cambiar de las cuerdas de rosca de FtsZ de a li'quido-como forma a una estructura más sólida dentro de la célula es importante para la formación del anillo de Z. El equipo encontró que las cuerdas de rosca de FtsZ se tejen en un marco o el andamio que puede sostener todo el otras moléculas implicó en el proceso de la división de célula. Los filments de FtsZ pueden tejer esta tapicería, los investigadores aprendidos, porque tienden para atraer uno otro y para obrar recíprocamente a lo largo de la longitud de cada cuerda de rosca.

El equipo también descubrió ese MinC, otra proteína dentro de la célula bacteriana, interrumpe este proceso por el liquefying the structure that is used to form a Z ring. “MinC blocks the attraction between FtsZ filaments along their lengths, and it also makes the filaments more fragile,” said Dajkovic. “This has the effect of shearing the weavings in the tapestry of the Z ring, which causes the whole structure to fall apart.”

MinC is most prevalent on the outer ends of the rod-shaped bacterial cell, the researchers said, and this explains why the Z ring always forms and splits the cell in the middle, where it is less likely to encounter its protein foe. The team members said this discovery also presents a promising opportunity: a new drug that mimics the effects of MinC could play havoc with the bacterial reproductive process and thereby put an end to an infection.

The findings resulted from a collaboration involving Dajkovic, whose background is in cell biology and biochemistry; Wirtz, whose expertise is in biophysics and engineering; and Sean X. Sun, a Johns Hopkins assistant professor of mechanical engineering who provided computational modeling of the cell division process. Wirtz and Sun were co-authors of the Current Biology paper, along with Ganhui Lan, a doctoral student in Sun’s lab, and Joe Lutkenhaus, a University Distinguished Professor in the Department of Microbiology, Molecular Genetics and Immunology at the University of Kansas Medical Center. Lutkenhaus was Dajkovic’s faculty advisor as a doctoral student.

Today, scientists know more now than ever before about the microbes that inhabit our mouths. They know so much, in fact, that gathering all of the relevant bits of information into one place when designing experiments can be a job in itself. Now, grantees of the National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR), part of the National Institutes of Health, and their international colleagues intend to solve this problem with the launch of the first comprehensive database of the oral microbiome, or the approximately 600 distinct microorganisms currently known to live in the mouth.The free online compendium is called the Human Oral Microbiome Database (HOMD). The database goes live today as the digital equivalent of an Oxford dictionary of oral microorganisms, providing detailed biological entries for each species and an extensive catalogue of the thousands of genes that these microbes express. The site is located at http://www.homd.org and is overseen by scientists at The Forsyth Institute in Boston and King’s College London in England.

“The HOMD fills a critical research need,” said NIDCR director Lawrence Tabak, D.D.S., Ph.D. “The oral microbiome is extremely rich in data, and HOMD becomes the essential search engine for scientists to view and retrieve this information, generate novel hypotheses, make computational discoveries, and ultimately develop more biologically sound therapies to control oral diseases.”

According to Floyd Dewhirst, D.D.S., Ph.D., a leader of the project and a scientist at The Forsyth Institute, HOMD also introduces the first comprehensive nomenclature system to bring order to the naming of uncultured or previously unnamed oral microbes. The standardized numbering system helps to eliminate the Babel of confusing names and uninformative database designations that have frustrated scientists and sometimes hindered their research.

The database also categorizes each microbe by its 16S rRNA sequence, a distinctive fingerprint of genetic information that scientists have used for the past two decades to identify microorganisms. This sequence information allows the microbes to be placed in a family tree that shows how they are related to one another. For those organisms whose DNA has been sequenced, HOMD provides online tools to view and analyze all of their genes and proteins. Each category of information in the database is interlinked, readily searchable, appropriately annotated, and will be frequently updated to remain current.

Dewhirst noted that although HOMD has officially opened to scientists, the database remains an ongoing project. “We’ve already assembled a great deal of useful information for the research community, but we will continue to expand and refine the database for the next several years,” said Dewhirst. “I can see the Human Oral Microbiome Database serving as a valuable model for other microbiome databases now and in the years to come.”

Informally called “biology’s next revolution,” microbiome studies have opened a needed window into the complex microbial communities that occupy most parts of the human body. These studies will define how microbes contribute to sustaining health and, when their community dynamics are perturbed, play a role in common chronic disease, such as tooth decay and periodontal disease in the mouth. In December 2007, NIH launched the Human Microbiome Project that initially will sequence all of the genes, or genomes, of 600 representative microorganisms sampled from microbial communities in the mouth, skin, digestive tract, nose, and female urogenital tract. Additional studies are either under way or under development.

Among those already well under way is a NIDCR-supported project to compile a full catalogue of the complete genomes of all oral microbes. It has generated a tremendous amount of data and, coupled with the decades of more traditional studies of oral bacteria, the need for a comprehensive, user-friendly database has become a priority.

“The oral microbiome is currently better understood than those of other sites in the body, such as the intestine,” said Dr. Bruce Paster, Ph.D., also at The Forsyth Institute and another project scientist. “Since oral microorganisms appear in infections throughout the human body, the HOMD database certainly will be useful to physicians. Likewise, microbiologists in industry will find HOMD helpful because oral microbes sometimes contaminate food or the drug manufacturing process.”

The National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR) is the Nation’s leading funder of research on oral, dental, and craniofacial health.

Bacteria can be used to engineer genetic modifications, thereby providing scientists with a tool to combat many challenges in areas from food production to drug discovery. However, this sophisticated technology can also be used maliciously, raising the threat of engineered pathogens. New research published in the online open access journal Genome Biology shows that computational tools could become a vital resource for detecting rogue genetically engineered bacteria in environmental samples.Jonathan Allen, Shea Gardner and Tom Slezak of the Lawrence Livermore National Laboratory in California, US, designed new computational tools that identify a set of DNA markers that can distinguish between artificial vector sequences and natural DNA sequences. Natural plasmids and artificial vector sequences have much in common, but these new tools show the potential to achieve high sensitivity and specificity, even when detecting previously unsequenced vectors in microarray-based bioassays.

A new computational genomics tool was developed to compare all available sequenced artificial vectors with available natural sequences, including plasmids and chromosomes, from bacteria and viruses. The tool clusters the artificial vector sequences into different subgroups based on shared sequence; these shared sequences were then compared with the natural plasmid and chromosomal sequence information so as to find regions that are unique to the artificial vectors. Nearly all the artificial vector sequences had one or more unique regions. Short stretches of these unique regions are termed ‘candidate DNA signatures’ and can be used as probes for detecting an artificial vector sequence in the presence of natural sequences using a microarray. Further tests showed that subgroups of candidate DNA signatures are far more likely to match unseen artificial than natural sequences.

The authors say that the next step is to see whether a bioassay design using DNA signatures on microarrays can spot genetically modified DNA in a sample containing a mixture of natural and modified bacteria. The scientific community will need to cooperate with computational experts to sequence and track available vector sequences if DNA signatures are to be used successfully to support detection and deterrence against malicious genetic engineering applications. Scientists would be able to maintain an expanding database of DNA signatures to track all sequenced vectors.

“As with any attempt to counter malicious use of technology, detecting genetic engineering in microbes will be an immense challenge that requires many different tools and continual effort,” says Allen.

References

1. DNA signatures for detecting genetic engineering in bacteria
Jonathan E Allen, Shea N Gardner and Tom R Slezak
Genome Biology (in press)

Article available here:
http://genomebiology.com/imedia/1534720787156665_article.pdf?random=277103