鎖定重要酵素以非活動形式的一個小分子能日表單打不垮, 特定種類的抗生素新建組的基本類型, 根據研究員在狐狸追逐巨蟹星座中心。

他們的研究結果, 被顯示在日記帳化學& 生物的6月23 日問題的蓋子, 利用科學一個湧現的機體關於“morpheeins” - 蛋白質由是能自發地重新構造入不同的形狀在活細胞之內的各自的要素被做。

研究員發現了一個小分子, 他們命名了morphlock-1, 困境蛋白質以porphobilinogen synthase 著名(PBGS), 酵素的非活動表單由幾乎所有蜂窩電話壽命的表單使用。PBGS 的作用的表單被建立從八個相同零件- 在什麼稱octamer 配置- 並且是重要在幾乎所有生活之中的表單在使電池使用能量的進程中。另一配置由六份做成- 或hexamer 配置- 並且擔當“standby” 模式為蛋白質。

名字建議的“As, morphlock-1 重要鎖定hexamer 配置入安排, 防止其蛋白質亞單位重新構造入有效的裝配件, ” 一名資深成員說銷售線索調查員Eileen Jaffe, Ph.D, 狐狸追逐的。“Targeting morpheeins 在他們的非活動裝配件裡提供一個整個地新建途徑對藥物discovery.”

當他們的研究被進行了使用PBGS 的豌豆工廠版本, 研究員有根據相信原則能適用於PBGS 的細菌版本。“Using morphlock-1 作為基礎, 我們尋求優化分子以便它阻攔PBGS 酵素的細菌版本, ” Jaffe 認為。

“Because PBGS 是很關鍵的在生活, 化學發生高被保存通過演變, ” 酵素的部份; Jaffe 認為, 意味, 一種全能PBGS 禁止的藥物會危害細菌, 豌豆和會居於。潛在藥物束縛對蛋白質的hexamer 表單, 然而的面積, 被發現不同在種類之中, 依靠多遠有機體演變了從彼此。

當PBGS 是以其非活動hexamer 形式, 有一個小洞在裝配的複雜的表面。使用電腦相接技術, Jaffe 和她的狐狸追逐同事辨認了小分子套件被預言束縛對這個洞。

研究員採購和然後測試這些分子的選擇在實驗室裡看如果任何一個穩定了豌豆PBGS 在其hexamer 裝配件裡。一種抗化劑特別是, 給名字morphlock-1, 有力地驅動了hexamer 的形成在豌豆裡PBGS, 但不是由於人、果蠅, 或感染細菌Pseudomonas-aeruginosa, 或弧菌cholerae, 後者哪些導致霍亂。Morphlock-1 是豌豆一種有力抗化劑PBGS, 但不是PBGS 從這些其它有機體。

Jaffe 鑄造了術語“morpheein” 2005 年在PBGS 結構以後的研究顯露了其形狀轉移的傾向。當懷疑地地首字母見面因為morpheeins 的存在抗辯一些經典概念關於蛋白質結構和功能, 隨後研究加強, PBGS (和或許其它蛋白質) 顯示這個工作情況。根據Jaffe, 這項研究是一利用供選擇morpheein 形狀作為一個潛在方法為藥物發現, 總之, 特別為抗生素。

“Multi 藥物抵抗驅動對開發新建抗生素的需要, ” Jaffe 認為。穩定非活動PBGS hexamer 的“Since 藥物不需要化工相似互相, 它將是難使細菌開發對雞尾酒的完全抵抗的這樣compounds.”

推進細菌Bacillus-subtilis 通過液體的一個微小 但 強有力的引擎被解開從拔塞螺旋像鞭毛由蛋白質傳動器、印第安納大學布魯明屯和哈佛大學科學家學會了。他們的報表發表在這week’s 科學Scientists 長期知道什麼驅動器鞭毛轉動, 但什麼原因鞭毛停止轉動— 臨時或永久性— 是未知的。

“We 認為it’s 相當冷靜, 演變細菌和人的工程師到達了在一個相似的解決方法對同樣問題, ” 前述IU 布魯明屯生物學家丹尼爾・Kearns, 帶領項目。“How 臨時做您終止馬達一旦它得到going?”

他們發現蛋白質, EpsE 的活動, 與那是非常相似汽車傳動器。在汽車裡, 傳動器控制是否car’s 引擎被連接到轉動其輪子的零件。通過引擎和齒輪被解開從彼此, 汽車也許繼續行動, 但只由於其前期動量; 輪子不再供給動力。

EpsE 被認為對“sit 下來, ” 如同Kearns 描述它, 在flagellum’s 電動子, 一個donut 形狀的結構在鞭毛的基礎。EpsE’s 交往與電動子蛋白質稱FliG 導致形狀變化在解開它從flagellum’s 供給氫核動力的引擎的電動子上。

在EpsE 和其功能的發現上是偶然的。Kearns 和同事實際上是對學會更多感興趣關於導致B. subtilis 各自的電池停止漫步在孑然和佔去住宅在一個巨型地共同的基因, 固定式集會叫biofilm 。biofilms 的穩定可能由鞭毛繼續轉動的活動過度的細菌電池危害。

“We 設法獲取怎樣bacterium’s 能力行動和biofilm 形成是平衡的, ” Kearns 認為。“We 尋找影響的基因是否電池流動或固定式。雖然B. subtilis 是無害的, biofilms 經常同傳染聯繫在一起由致病性細菌。瞭解的biofilm 形成也許最終證明有用在與細菌infections.” 交戰;

一旦科學家學會的EpsE 被介入了在抑制flagellar 行動, 他們構想了二個可能的解釋為怎樣EpsE 行動。一是, EpsE 行動像閘由推進一non-moving 部份反對一個運動機件和鎖定工作。另一可能性, 他們想像, 是, EpsE 行動像傳動器, 解開一個運動機件從另。在這個後者方案, 引擎可能不再驅動flagellar 轉動因為關鍵運動機件不再是聯絡。在這種情況下, 鞭毛更會有行動自由, 無精打采的雖然它也許是。

確定哪個假說是正確的, 科學家決定它最好讓尾巴搖擺狗。他們附有了鞭毛的尾巴末端一個載玻片和審查了整個電池的運動在出現和缺乏EpsE 。在沒有EpsE 時, 整個電池曾經轉動了每五秒。在EpsE 面前, 電池終止了但能被動地轉動, 由干擾推進在環境裡(Brownian 行動) 。如果EpsE 行動了像閘, 電池不會轉動根本。

研究員並且獲悉當電池開始生產EpsE, 它採取大約15 分鐘在flagellar 機械是殘疾的之前。

“This 有很多道理只要電池, ” Kearns 認為。“The 鞭毛是一個大, 非常昂貴的結構。經常當電池不再需要某事, 它也許毀壞它和回收零件。但這裡, 因為鞭毛是很不是非常有效的大和複雜, 做。我們認為傳動器防止鞭毛轉動當由biofilm.” 的稠黏的矩陣壓抑;

發現也許給nanotechnologists 想法關於怎樣調控他們自己的創建微小的引擎。鞭毛是nature’s 最小和最強有力的馬達的當中一個— 部分像那些由B. subtilis 生產可能轉動超過200 次每秒, 被1,400 piconewton 毫微米扭矩驅動。That’s 相當(微型) 馬力為寬度舒展唯一幾十二毫微米的設備。

新建研究入superbug 紡錘狀細菌屬的毒素、劇毒、傳播和預防difficile 被報告在醫療微生物學日記帳的6月特別問題。這些研究結果將充當在提供我們的一個關鍵的角色以彈藥在與有時致命的病原生物的戰鬥。

紡錘狀細菌屬difficile 被查找在環境裡但是最公用在醫院。它可能導致嚴肅的醫院被獲取的傳染當抗生素被使用當他們弄翻正常食道植物群的平衡, 允許C. difficile 生長和生產毒素。這運載膽量3% 健康人但支架費率在住院病人傾向於是更高並且年長人在醫院, 被對待與抗生素是多數在危險中開發傳染。細菌生產孢子當他們遇到不讚同的情況。傳染傳輸是通過可能生存在表面和樓層幾年來和對許多殺菌劑和防腐劑是有抵抗性這些孢子的攝取, 包括酒精手膠凝體。

症狀包括腹瀉、噁心、胃腸胃口痛苦、損失, 熱病、腸炎症和可能的穿孔, 可能致命。只二抗生素正常被使用治療C. difficile 傳染: metronidazole 和vancomycin, 但復發是一個共同的問題跟隨處理。2004 年, hypervirulent 張力(C. difficile 027/NAP1/BI) 被報告了, 看上去製造毒素更加迅速地和在更高的水平比其它張力, 並且是有抵抗性對許多抗生素, 包括fluoroquinolones 。

幾項研究在醫療微生物學日記帳看C. 傳播difficile 用不同的國家（地區）, 包括奧地利和韓國。研究表示, 對抗生素的用途增加了C. hypervirulent 張力的爆發風險difficile 在荷蘭。問題並且包含證據建議, C. difficile 能被傳播在動物和人之間- 研究員隔絕了細菌從食物動物在斯洛文尼亞。

科學家調查了抗生素、抗原和其它座席的作用在C. 劇毒和致病性difficile 。毒素並且被學習了; 研究顯露關於不同的毒素的綜合, 處理和作用的一些重要資訊。一個新建基因順序被發現了在hypervirulent C. difficile 027 張力, 能與其增加的劇毒有關由影響毒素捆綁。

在‘designer’ 的潛在; probiotic 為C. difficile 討論。伊恩・Poxton 教授, 醫療微生物學說的“this 日記帳的前編輯在院長比‘faecal 有希望地是好比早先被報告的研究使用商業可利用酸奶像飲料的一重要途徑, 並且一定美味的transplants’.”

大pharma 太很快對土壤細菌不抱希望作為抗生素的來源, 根據研究被發布在微生物學的6月問題。科學家開採微生物染色體為也許有申請在MRSA 和癌症處理和做了一些扣人心弦的發現的新建自然產品。

“Over 最近八年我們尋找新建自然產品在抗生素生產的細菌鏈黴菌coelicolor 的DNA 順序, ” 前述教授Gregory Challis 從Warwick 大學。“In 最近15 年它成為了接受, 新建自然產品沒有保留被發現從這些細菌。我們的工作顯示這張widely-held 視圖是incorrect.”

1928 年亞歷山大Fleming 發現了青黴素, 隨後被開發成醫學由Florey 和鏈子在40 年代。抗生素被稱讚了作為‘miracle cure’ 並且藥物發現的一個黃金時代隨後了而來。但是, 知道的自然產品和技術挑戰頻繁再發現強制製藥公司撤退和停止尋找新建分子。

超過580 微生物完全基因順序當前為人所知。它是可能辨認生產新建化合物由看DNA 順序並且許多基因字符串可能輸入自然產品被分析了的路。‘Genome mining’ 成為了一個動態和迅速地推進的域。

同事教授Challis 和他的發現了二個隱秘基因字符串產品。字符串的當中一個被發現生產禁止某些細菌的擴散的幾種化合物。三這些化合物是新的, 被命名isogermicidin A, B 並且C. “This 發現是相當意外的, ” 前述教授Challis 。“Our 研究為在新建自然產品的發現上供給重要新建方法學申請在醫學, 譬如與MRSA 交戰infections.”

他們發現的另一產品叫做coelichelin 。鋼是重要為幾乎所有微生物增長。雖然這是四多數豐富的要素在Earth’s 外殼它經常存在以鐵形式, 微生物無法使用“The 基因字符串指揮coelicehlin 生產不為人所知被介入在所有知道的產品的生產, ” 前述教授Challis 。“Our 研究建議, coelichelin 幫助S. coelicolor 佔去iron.”

許多研究員跟隨了同事教授Challis 和他的入染色體開採的扣人心弦的域。“In 不久的將來, 化合物以有用的生物活動將給予專利和將進步入臨床或農業試算, 根據他們的applications” 前述教授Challis 。

美國研究員由基因上修改創建了` 生存電腦的細菌。研究的研究結果, 被發布在BioMed 中央的生物工程未結存取日記帳裡, 給一定數量的申請顯示出, 計算在活細胞裡是可行的, 空缺數目門包括資料存儲和作為為操作基因的一個工具的遺傳工程。

一個研究小組從生物和Davidson 學院、北卡羅來納和密蘇里西方國家大學, 密蘇里的數學部門, 美國添加了基因來大腸埃希氏菌細菌, 創建細菌電腦能解決一個經典數學難題, 以被燒的薄煎餅問題著名。

被燒的薄煎餅問題介入棧不同的範圍薄煎餅, 每個有金黃和被燒的邊。目標將排序棧因此最大的薄煎餅是在底層並且所有薄煎餅是金黃邊。各次輕碰撤消定貨和薄煎餅的邊面對) 的取向(即一個或幾個連貫薄煎餅。目標將適當地堆積他們在輕碰的少數數量。

在這個實驗, 研究員使用了DNA 的片段作為薄煎餅。他們添加基因從另外類型細菌使E. 桿菌翻轉DNA ` 薄煎餅的。他們並且包括了使細菌抗性對抗生素的一個基因, 但只當DNA 分割被翻轉了入正確命令。需時到達數學解決方法在臭蟲反射輕碰的最小數字必要解決被燒的薄煎餅問題。

"系統提供幾常規電腦" 認為銷售線索研究員的潛在好處, Karmella 海恩斯。"一個唯一燒瓶可能拿著億萬細菌, 每個能潛在包含幾DNA 的複製被使用為計算。這些` 細菌電腦的能行動與彼此平行, 意味, 解決方法能潛在被到達更快比與常規電腦, 使用較少空間和在低成本。" 除平行性之外, 細菌並且計算有潛力運用維修服務結構和, 當然, 可能演變在被重複的用途以後。

一個自然發生的分子由共生食道細菌做也許提供一種新建治療方式為激動腸疾病, 根據科學家在Technology.”Most 人加利福尼亞學院傾向於認為細菌作為只做我們病殘的陰險有機體, ” 一名助理教授說Sarkis K. Mazmanian, 生物在Caltech, 實驗室審查共生關係在“good” 之間; 細菌和他們哺乳動物的主機。反而, 他說, “bacteria 可能是有利的和有效地促進health.”

例如, 100 兆細菌佔領人的食道演變了與人的消化和免疫系統一起為百萬幾年。一些有害的微生物負責對傳染和深刻疾病, 當“other 細菌, 更加智能部分, 上塑造他們的環境演變途徑由正與主機免疫系統相處融洽促進健康, 給他們一個改善的安排居住; it’s 喜歡創建細菌涅磐, ” Mazmanian 說。

如果細菌有效地修改食道, 他們的工作會必須由分子斡旋。在他們的最近的工作, Mazmanian 和他的同事辨認了一個這樣的分子、糖叫做多聚糖A, 或PSA, 由共生食道細菌Bacteroides 生產fragilis 。他們命名了這個分子“symbiosis 系數, ” 並且預言, 許多其它細菌化合物以不同的有利活動等候發現。

辨認分子和其活動, 科學家曾經實驗滑鼠和導致對他們的小腸細菌的更改由暴露他們於致病性細菌叫做Helicobacter hepaticus 。這微生物導致與Crohn’s 疾病和ulcerative colitis 是相似的一種疾病在滑鼠。但是, 當動物co 被拓殖了以B. fragilis, 他們被保護了免受disease–as 是被給PSA 分子口頭劑量的動物。

特別是, Mazmanian 和他的同事發現PSA 導致特殊免疫系統電池叫做CD4+ T 電池生產interleukin-10 (IL-10), 早先被顯示壓制inflammation–and 聘用保護免受激動腸疾病的分子。“Thus, 細菌幫助重編程式我們自己的免疫系統促進健康, ” 他說。

“The 最立即和最明顯的涵義是, PSA 也許潛在被開發作為一自然治療為激動腸疾病, ” Mazmanian 說。

激動腸疾病, 導致炎症在肚腑, 包括ulcerative colitis 和Crohn’s 疾病病症的星座, 估計影響一百萬美國人。激動腸疾病的費率近年來扶搖直上; 例如, Crohn’s 疾病的發生, 導致致衰弱的痛苦、腹瀉, 和其它食道症狀的情況, 百分之400 增加了過去20 年。

當前研究, 與其它工作一起在Mazmanian 和Round 6月L., Caltech 博士後的研究員旁邊, 建議, 互相作用在各種各樣的組細菌之間居住在肚腑有深刻作用在人類健康。

這種飾物形成膠凍與所謂的“hygiene hypothesis.” 假說, 第一提議二十年前, 與各種各樣的病症的增加的流行鏈接現代實踐像衛生、接種、西部飲食, 和抗藥性用途, 減少細菌傳染, 在被開發的世界, 包括激動腸疾病、哮喘、多發性硬化症, 和第一類型糖尿病。但是, 它現在是確切, 增加的生活水準和抗菌藥影響不僅感染微生物, 僅所有有利部分, 我們也許依靠為我們的福利。

“Through 社會評定我們更改了我們的關聯與微生物世界在一個非常短時間間距。我們don’t 有同樣聯絡與作為我們吃百萬years–we 活現在太清洗, ” 的微生物; Mazmanian 認為。如此當它是有用從缺乏有利細菌消滅疾病導致有機體、“perhaps 疾病結果和他們的好作用, ” 他建議。“This 研究是那的第一演示。什麼它有希望地將做將允許人複評細菌我們的看法。不是所有是壞並且一些, 可能許多, 是beneficial.”

生活在外層空間是absolute 把握, 並且它比我們也許今天認為, 根據一個條款在微生物學的5月問題可能熟悉。自空間種族的起始時間我們發送了更多比衛星和宇航員入空間: 航天器不decontaminated 和定期地倒出以微生物。

"無論哪裡人工大膽地去他的微生物動物區系是肯定隨後而來," 一astrobiologist 說劉易斯・Dartnell, 在大學學院倫敦。1986 年俄國空間站Mir 被生成了並且微生物研究調查了細菌分集居住沿著宇航員。1998 年, 水自由浮動的一滴被查找在美國航空航天局使命期間對崗位被分析和被發現包含微生物包括糞便細菌像E. 桿菌, 瘟疫與細菌相關種類Yersinia, 和均勻什麼被懷疑是Legionella, 並且真菌, 變形蟲細胞和原生動物。

"防止微生物傳播在太陽系的世界之間是一件最優先考慮的事數十年現在," 劉易斯說。"這個工作成績為人所知作為星球保護。" _ 今天international space 國際空間站(發行) 是乾淨比mir 是20 年前, 感謝對HEPA 補白, 每週清潔和雙週消毒政權。但不可避免地, 發行仍然是離很遠的地方無蟲; 最近採樣顯露了細菌葡萄球菌epidermidis 的生存用不同的面積。

但這不是我們需要保護- 的僅行星宇航員是在傳染增加的風險在空間。呼吸傳染是公用在宇航員之中並且疾病發生在航天飛機飛行四分之一。"對宇宙輻射和microgravity 的長時期的暴露應該有一個消極作用在免疫系統, 並且疾病傳輸被提高在被回收的航空的閉合的環境之內並且水," 認為劉易斯・Dartnell 。微生物並且形成過敏一種增加的風險、含毒物航空和重要航天器要素的供水和甚而生物降解。

這個星期, 菲尼斯lander 著陸了在火星, 希望採取火星水和有機分子的第一個直接測量。"保證機器人胳膊, 它的潔淨被附寄了在一個biobarrier 袋子- 有效一個星辰間的避孕套," 認為劉易斯。但這不會是一種可行的管理措施為人。"人和太空飛船是固有地骯髒的並且一旦我們到達種植標誌在生鏽的土壤我們的微生物隨員將開始漏火星。" 更多是什麼, 微生物有離奇的能力生存作為孢子, 抗性對熱、寒冷和輻射。"一旦人訪問了火星, 我們也許從未肯定, 任何生物發現不是簡單簽字我們自己骯髒的袖子," Dartnell 說劉易斯・。

實際上, 我們也許實際上需要採取微生物在一個有人使命對火星。"為更加長式的使命, 它不會是可能採取充足的用品從地球," 劉易斯說。"科學家開發巧妙生命維持系統依靠植物和微生物提供食物, 回收廢物和水淨化。" 當然, 在這種情況下, 有害的微生物爆發能失敗生命維持系統並且影響乘員組的健康, 危及整體使命。"為更好或更壞, 空間臭蟲在這裡停留。"

船疏忽地運載stowaways 兆在水中被拿著在他們的石碴坦克。當水抽, 蔓延性種類能被釋放入新建環境。疾病導致微生物能並且被發行, 今天形成風險對於公共衛生, 根據一個條款在微生物學的5月問題。

"沒有浪漫冒險或skullduggery 在工作這裡," 弗吉尼亞說弗雷德・Dobbs 從老統治大學, 教授, 美國。船抽水進出石碴坦克調整水線和補嘗貨物裝載, 做船一樣高效率地運行儘可能。這些坦克可能拿著千位噸水。"所有有機體在水中可能被發行當它其次抽。"

許多非本土動物和植物被採取了對新建環境和變得蔓延性, 威脅局部種類生存; 一些根本上修改生態系。斑馬淡菜被介紹了在北美洲並且梳子果凍在黑海和兩個有極大的生態學和經濟影響

超過20 年我們知道, 各種各樣大浮游植物和原生動物被運輸這樣, 但我們知道很少關於更小的微生物像細菌和病毒。"它是不可避免的, 上百微生物兆進入一艘唯一船的石碴坦克在正常運行期間," 說Dobbs 教授。多數這些微生物是無害的, 但一些是一種潛在風險對公共衛生。

"弧菌cholerae, 導致霍亂在人, 可能是運載的石碴坦克," 說Dobbs 教授。"有是疾病沒有已知的爆發與相關壓艙活動, 但水非常很少只被抽樣。" 其它疾病導致的微生物在坦克包括Cryptosporidium parvum 和Giardia duodenalis, 導致胃翻倒。

某些人員說微生物是存在到處; 他們也許容易地被分散因為他們很小。但是, 許多專家相信微生物有"生物地理學", 一個自然家庭電話, 平均值他們能變得蔓延性如果行動和有一個消極作用在不同的環境。有一些證據為這變元: 二浮游植物種類叫的硅藻被介紹了給英吉利海峽從北太平洋海洋

國際海事組織, 規定規則和標準為全球航運業, 提出了一個上限對弧菌cholerae 、E. 桿菌, 和小腸腸球菌的數量被包含在被釋放的石碴水中。幾艘船並且使用不同的處理減少並且甚而消滅微生物在他們的石碴澆灌。"一定數量的技術看為這個目的, 從濾清到生物殺傷劑, 超聲波對紫外輻照區域," 認為Dobbs 教授。"對介入的問題的我們的瞭解將增加如同更多研究被執行, 特別那些使用現代分子生物學工具。"

研究員從約翰・Innes 中心和東英吉利大學最近闡明了被介入在裝飾抗生素與糖分子酵素的結構和功能。許多抗生素有各種各樣不同的碳水化合物分子附有他們哪些可能幫助抗生素由目標有機體佔去了或克服抵抗。由操作糖, 它也許是可能恢復有用性在抵抗顯現了出的抗生素裡。

這研究的目標將發現怎麼這些糖被製作, 並且怎麼他們的結構影響他們的生物活動。研究員學習了酵素從鏈黴菌細菌的一個一點被學習的種類, 生產抗藥性tylosin 。他們看的酵素被介入在做裝飾tylosin 的糖分子。由解決怎麼碳水化合物被製作, 它也許是可能做不自然的糖, 用不同的屬性。

"這是我們無法做以化學的一點生化。我們需要去回到根本性怎樣這些糖被彙集在本質裡", 說Rob Field 教授。"我們想要看什麼發生當我們裝飾抗生素用糖並且哪糖做最佳的裝飾。"

他們不是近對市場產品, 而是設法瞭解在一個根本級別怎麼這些糖被製作。"我們仍然投入工具套件" 一起說Field 教授。由塑造酵素, 和它與相關酵素比較, 他們能辨認關鍵零件需要為其功能, 和提出為怎樣的生物化學的基本類型它創建碳水化合物的精確st

曾經考慮了一個貧瘠無格式以奇怪的熱液出氣孔, seafloor 看上去倒出以微生物, 根據紙被發布5月29 日在本質裡。

"玄武岩一個60,000 公里縫被暴露沿中間海洋土坎傳播的系統, 潛在代表最大的表面使微生物拓殖在地球上," 研究的對應的作者說USC geomicrobiologist Katrina Edwards, 。

當seafloor 微生物被檢測了前面, 這是第一次他們被定量了。使用基因分析, Edwards 和同事查找了千位時期更多細菌在seafloor 比在水中上面。

由豐盈驚奇, 科學家測試了其它和平的站點和到達了在一致的結果。這可能做它富有的微生物延伸橫跨海底, Edwards 說。

科學家並且查找了更高的微生物分集在岩石比較其它充滿活力的系統, 譬如那些被查找在熱液發洩。

與農場比較微生物分集由許多土壤觀看作為富有分集在玄武岩統計等值。

"這些科學家曾經現代分子方法定量微生物分集在遠程深海環境裡," 主任說大衛L. Garrison, 國家科學基金會的生物海洋學程式的。

"結果, 我們現在知道, 有比任何人猜測許多這樣微生物," 他添加了。

這些研究結果提出在哪裡這些細菌查找他們的能量的問題。

"我們抓了我們的頭關於什麼支持這個高水平增長當有機碳目錄是相當darn 低," Edwards 被收回。

與證據, 海洋外殼支持更多細菌和疊加的水, 科學家相比假設, 回應與岩石也許提供燃料為生活。

在實驗室裡, 他們計算了多少生物量能由化學反應理論上支持與玄武岩。他們與實際生物量然後比較了這個圖被評定。"它是完全地一致的," Edwards 說。

這借技術支持對想法, 細菌生存在能量從外殼, 能影響我們的知識關於深海碳循環和甚而演變的進程。

例如, 許多科學家相信那淺水, 不深水, 生長了行星的第一壽命。他們原因黑暗的碳窮的深度看上去提供一點能量, 並且富有的環境如熱液出氣孔是相對地稀稀落落的。

但seafloor 微生物新發現的豐盈使它理論上成為可能早期的壽命興旺和可能開始在seafloor 。

"一些也許甚而傾向深海為生活誕生因為這是穩定的本營比較表面, 由彗星和其它對象經常抨擊," Edwards 建議了。

但是, 深刻的生物圈的通用知識可能適合在針, Edwards 的頭說。多數seafloor 細菌揭露了在小聯繫對那些培養在實驗室, 使實驗困難的這個研究顯示。

而不是帶來細菌給實驗室, 然而, Edwards 計劃帶來實驗室給細菌與微生物觀測所15,000 英尺在海平面之下。

由於$3.9-million 授予授予在3月由Gordon 並且貝蒂・Moore 基礎, Edwards 和30 個同事將持續學習seafloor 細菌, 但並且將學習循環通過多孔岩石的他們的subseafloor 表兄弟。

其種類的第一遠征, drilling 運算將擊穿100 米沉積和500 米根底。

除實驗以外瞄準學會多麼這些細菌精確地修改岩石, 科學家將評定微生物的分集、豐盈和relatedness 在不同的深度。

這將發出光是否細菌演變了從浮動下來從上述或從某一未知的來源深深在外殼的祖先。

本質研究提供比較一個關鍵的基礎在seafloor 和subseafloor 微生物, 兩完全地未知之間直到最近。

十年長式事業進一步將跨接地球和生命科學, 一個關鍵目標在geobiology 的湧現的領域, 由Edwards 描述作為地球和生活的co 演變。

深刻的生物圈唯一適用與一個geobiological 途徑, Edwards 說, 因為適當的瞭解要求對微生物岩石化工交往的genomics 、分析和一個時標在百萬幾年。

Edwards 連接了USC 二年前作為科學家一部分其字符串聘用以多重學科的利息與geobiology 有關。以系的其濃度在領域, 南加利福尼亞和USC 特別是被認為插槽為geobiology 研究團體。

USC 最近主持了第5 個每年Geobiology 討論會, 由USC 博士後的學員Beth Orcutt, 本質紙的第二個作者co 組織。

另外, USC Wrigley 學院為環境研究運行一條夏天geobiology 路線在帶來頂面學員和系的Catalina 海島。

Edwards 相信, 多數人員沒體會多少壽命興旺含水深度。

"如果我們能真正地釘牢怎麼回事, 有然後重大涵義," 她說。"它是我的希望, 人們轉動他們的頭和注意有生活下來那裡。"

科學家尋找藥物候選人在一些非常不太可能安排。他們不僅攪動在綜合化合物之外在工業等級的實驗室, 但他們擦試珊瑚礁和並且刮樹皮希望絆倒在也許把變成明年的大塊釘頭切斷機的一個信任的分子。但科學家未搜索的一個區域是他們的膽量。Literally.Now 、研究員的小組在哈佛醫學院, Brigham 和婦女的醫院, 和加州理工學院顯示出, 分子由細菌生產在食道的小腸微生物群落可能消滅激動腸疾病(IBD), 包括Crohn 的疾病和ulcerative colitis 的情況症狀, 在動物設計中。

"假使細菌的純粹數量在食道, 在發現可能對待這些疾病的一個整體範圍的新建分子的潛在是有為的," Kasper 說丹尼斯・, co 帶領作者在研究, Channing 實驗室的醫學教授和微生物學和分子遺傳學在哈佛醫學院, 和主任在Brigham 和婦女的醫院。

研究將出現作為封面故事在本質的5月29 日問題。

科學家知道許多十年, 哺乳動物的食道是生態系倒出以大約細菌的1,000 個不同種類, 種類與主機相區別作為一個單細胞變形蟲細胞在池塘浮渣。而不是造成疾病, 這些細菌負責對保護反對傳染和援助消化。科學家的一個增長的編號並且懷疑, 在哮喘的最近增量和甚而某些食物過敏由中斷造成在這小腸生態系精美平衡。

2005 年, Kasper 和Sarkis Mazmanian, 然後一postdoc 在Kasper 的實驗室和現在生物一名助理教授在加州理工學院, 被發現, 小腸細菌的種類稱Bacteroides fragilis 能恢復免疫系統平衡在養殖缺乏小腸細菌的滑鼠。B. 一個特殊產品fragilis, 糖分子叫做多聚糖A (PSA), 收回了的免疫系統電池某一子類的平衡級別成為歪曲(叫做Th1 和Th2) 當細菌在食道是缺席的。研究員提到了PSA 作為"共生系數," 一個設立一個有利連結在細菌和哺乳動物之間。這是中這樣連結被展示的第一研究在。

有趣的是, 當研究被完成了, Kasper 和Mazmanian 查找了在這些滑鼠每的免疫系統電池豐盈知道保護免受colitis 和Crohn 的疾病。在當前報表, 組被決定擴展這些研究結果和探索潛在連結在PSA 和激動腸疾病之間。

當immunocompromised 滑鼠與一特定無病原生物microbiota 被給了小腸細菌叫做Helicobacter hepaticus, 他們很快開發了"裂口咆哮" IBD, 根據Kasper 。但是, 當Helicobacter 與B. 被結合了fragilis, 滑鼠優良是。進一步實驗顯露, PSA-the 特殊糖分子是關鍵系數在防止IBD 。實際上, 當滑鼠被給了Helicobacter 與PSA 被結合被淨化從B. fragilis 細菌, 他們沒有顯示IBD 症狀。

"但另一方面關鍵問題是, 如果PSA 是重要為防止這些動物下來與或colitis 或Crohn 的, 怎麼它做了it”" Kasper 說。"什麼是mechanism”"

答復獲得了學習一個子集interleukins, 即, 分子由免疫細胞藏匿。

早先研究表示, 二特殊interleukins, 叫做IL-17 和IL-23, 促進小腸炎症和是存在在高水平在IBD 患者。這裡, 當研究員查找了IL-17 和IL-23 在接受了Heliobacter 單獨動物的膽量, 這些interleukins 是缺席的從並且接受了PSA 生產B. fragilis 和被淨化的PSA 的動物。

"我們意識到, 某事在PSA 一定防止導致colitis 並且Crohn 的, 會解釋對IL-17 和IL-23 的減少的炎症," 說Kasper 。

這個直覺帶來研究員考慮第三interleukin, IL-10 。IL-17 和IL-23 對面, IL-10 是抗發炎的和早先被顯示保護免受實驗colitis 。

研究員再次執行了Helicobacter 和PSA 有效的B. fragilis (早先導致了健康滑鼠) 的組合, 只有他們這時候包括了阻攔IL-10 的抗體。結果, 滑鼠全部下來與IBD 。

"這被展示為我們PSA 保護免受IBD 的結構," 認為Kasper 。

的確, 研究員推論, PSA 提示免疫系統電池藏匿IL-10, 反過來壓制炎症由IBD 造成。換句話說, PSA 是抗發炎的。

這研究應該鼓勵人(包括許多科學家) 考慮在有利攤繳的浩大的潛在對人類健康由"好" 細菌。並且更多是什麼, "這是一個有利分子由小腸細菌生產被顯示治療地運作在動物設計," 第一次說Mazmanian 。

研究員警告, 這些研究結果不承諾任何近期處理為IBD 。"PSA 威力做同樣事在人, 並且它沒有可能," Kasper 說。

但是, 他們發現了的結構應該說服科學家和藥物製造商考慮新建來源為擴展藥物管道。

"有當前沒有工作成績開發由細菌自然地做治療地使用的分子," 繼續Mazmanian 。"這項研究開放那種可能性。"

充分的引證:
本質, 2008 年5月29 日, 453 (7195), 620-624
"微生物共生系數防止小腸激動疾病"
Sarkis K. Mazmanian(1), Round(1) 6月L. & 丹尼斯L. Kasper(2,3)

一個組杜克大學研究員做了飛躍在瞭解怎麼細菌劃分。這些結果能導致防止危險細菌倍增的新建抗藥性處理。

正常, 細菌劃分由形成捏電池在二的圓環。圓環稱一個"Z 圓環" 在蛋白質FtsZ 以後, 形成一個環形的絞刑臺和然後緊壓它更小。在細菌, Z 圓環並且包含其他幾蛋白質, 所有認為是重要為部門。

Z 圓環正常拉扯在細胞膜由束縛對其它蛋白質, FtsA, 有一個末端附有內在細胞膜和另一末端被連接到FtsZ 。當Z 圓環壓縮, 它完全地拉扯膜和咬細菌在二。

但細胞生物學研究科學家Masaki Osawa, Ph.D., 被剪切的FtsA 在系統外面由做能束縛直接地對膜的FtsZ, 和稱它“membrane 瞄準了FtsZ” 或FtsZ-mts 。

首先, Osawa 顯示出, 新建蛋白質, FtsZ-mts, 裝配的Z 敲響在細菌。

然後他修建了一個很大地被簡化的電池部門設備在微觀油小滴, 叫做liposomes, 展示FtsZ 的重要角色在部門進程。他能裝配Z 圓環在這個完全地人為系統, liposome, 仿造自然細胞膜油脂的微小的空心球形。

做這, Osawa 與FtsZ 和GTP, 提供能量的分子混合liposomes 。在顯微鏡幻燈片liposomes 熔化了和舒展了入仿造E. 桿菌和其它rod-shaped 細菌形狀的管。

"這是liposomes 範圍和形狀與那是相似rod-shaped 細菌的愉快的巧合," 說共同執筆者Harold Erickson, 細胞生物學教授。"這些筒形liposomes 是一個新建微結構, 並且他們的形成是仍然奧秘。"

在實驗期間, fluorescently 被標記FtsZ-mts 首字母是在liposomes 的超出, 但一些筒形liposomes 最終獲得FtsZ 在裡面。"我們不知道怎麼這發生, 但這是關鍵字對發現," Osawa 說。

在liposome 裡面FtsZ 形成了對管的長度排列垂線的多個閉合的圓環, 正Z 敲響表單在細菌。他們反覆並且滑了, 並且他們碰撞了的地方, 他們一起停留了和形成了更加明亮的Z 圓環。並且當Z 圓環增長在亮光, 他們可視拉扯了liposome 內部的牆壁。

"Z 圓環清楚地生成強制和導致收縮," Osawa 說。電影小組被製作顯示幾收縮在牆壁發生在明亮的Z 圓環的站點。當GTP 在liposome 被用完, 管緩和出於其收縮入其原始形狀。

"我們相信我們的簡單系統也許再創造最早期的細菌□去□常劃分的結構。他們大概有FtsZ 單獨, "Erickson 說。"Osawa 的實驗表示, FtsZ, 膜束縛, 並且一個筒形膜的裡面表面是非常是需要的裝配Z 圓環和生成收縮強制。"

人為Z 圓環不是充足大概捏liposomes 在一半, "因為他們的牆壁比細菌的膜厚實的," Osawa 被注意。"我們現在工作製造更加稀薄的liposomes, 以便我們能達到完全部門。"

Erickson 認為, FtsZ 是tubulin 的細菌祖先, 做microtubules 在動物電池中的蛋白質並且是一定數量的抗癌藥物的目標像taxol 。雖然FtsZ 對taxol 不是敏感的, 任何得知細菌祖先將幫助我們瞭解microtubules, 幫助動物電池保留他們的形狀和控制他們的運動, 他解釋了。

亞歷克斯・Dajkovic, 主要作者在本文和一個前博士後在約翰斯・Hopkins 。他現在是研究員在Institut 居里在巴黎。

一個研究小組從約翰斯・Hopkins 解決了重要難題關於怎樣某些蛋白質引導細菌的再生產, 能導致抗生素的新型的發現。

在一項最近研究中被發布在日記帳當前生物, 科學家報告了怎麼a 傳送帶像結構叫Z 圓環, 捏rod-shaped 細菌生產二子孫, 可能由蛋白質禁用稱MinC 。由利用這個弱點, 研究員說, 製藥公司也許查找方式與不再回應更舊的療程的傳染戰鬥。

"我們的發現的潛在醫療申請是重大的," 主要作者說亞歷克斯・Dajkovic, 本文。"由於分子被介入在細胞分裂是非常相似在幾乎所有細菌, 我們揭露的進程為做抗生素的人民提供一個新建目標。這極端重要因為抗藥性抵抗是在上升, 並且許多可防止的死亡, 特別是在發展中國家, 由細菌傳染造成。"

丹尼斯・Wirtz, 化工和biomolecular 工程教授在約翰斯・Hopkins 。

Dajkovic 被幫助做發現作為一個博士後在丹尼斯・Wirtz, 化工和biomolecular 工程教授實驗室在約翰斯・Hopkins 的工程白堊粉學校。Dajkovic 現在是研究員在Institut 居里在巴黎。

Wirtz, 並且是約翰斯・Hopkins 學院副主任為NanoBioTechnology, 注意到, "多數抗生素瞄準細菌的能力修築他們的細胞壁或他們的能力製造蛋白質或DNA 。與本文, 亞歷克斯和小組的剩餘辨認了能打亂細菌細胞分裂的新建分子目標。如果細菌無法再生產, 傳染將死。"

研究員集中於rod-shaped 細菌E. 桿菌, 公用被查找在人的消化短文, 起一個式樣有機體作用對於基本的細菌進程的研究。當這些唯一celled 微生物想要倍增, 結構稱Z 圓環表單, 然後開始拉緊像一個橡皮筋兒在各細菌的中央部位附近。Z 圓環幫助捏rod-shaped 機體入分開分裂最終形成二個電池的二個微生物香腸。

大約20 年, 研究員知道關於Z 圓環但精確地未瞭解怎麼它運行並且為什麼它總形成了在rod-shaped 電池中間。Z 圓環主要要素是蛋白質分子的細絲稱FtsZ

在新建期刊文章上, 約翰斯Hopkins 被帶領研究員能第一次報告, 變成FtsZ 線程數從a 液體像表單一個更加堅實的結構在電池裡面是重要為Z 圓環的形成。小組發現FtsZ 線程數編織自己入結構或可能暫掛所有的絞刑臺其它分子介入了在細胞分裂進程。FtsZ filments 能編織這床掛毯, 研究員學會, 因為他們傾向於互相吸引和互動沿各線程數的長度。

小組並且發現了那MinC, 其它蛋白質在細菌電池裡面, 打亂這個進程由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