Αγαπητέ μικρόβιο

Share Tweet Pin it

Δεδομένου ότι ο χρόνος της Pasteur είναι καλά γνωστό ότι το ανθρώπινο γαστρεντερικό σωλήνα, είναι ουσιαστικά ο τύπος ροής βιοαντιδραστήρα κατά την οποία ένα πλήθος μικροοργανισμών κατοικούν. Η στάση των επιστημόνων απέναντι στην εντερική μικροχλωρίδα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου έχει αλλάξει ριζικά. Εκατό χρόνια πριν, ο μεγάλος Ilya Mechnikov, ο ιδρυτής της σύγχρονης θεωρίας της ασυλίας, για τη δημιουργία του οποίου έλαβε το βραβείο Νόμπελ (για δύο άτομα με την αδιάλλακτη τον αντίπαλό του, δεν είναι λιγότερο από ό, τι η μεγάλη Paul Ehrlich), πρότεινε ακόμη την αφαίρεση του παχέος εντέρου ως ένας τρόπος για την παράταση της ζωής. Και εκείνοι στους οποίους το μέτρο αυτό φαίνεται πολύ ριζοσπαστικό, συνιστάται να πιει άφθονο γιαούρτι για να εκτοπίσει την επιβλαβείς, κατά τη γνώμη του, τα μικρόβια ευεργετική γαλακτοβάκιλλοι. Σε μισό αιώνα το μάθημα έχει αλλάξει κατά 180 μοίρες. Αποδείχθηκε ότι η κανονική εντερική μικροχλωρίδα, καθώς και το δέρμα και τους βλεννογόνους, για να εκτελέσει πολλές χρήσιμες λειτουργίες - για παράδειγμα, καταστέλλουν ζωτικές λειτουργίες του σώματος συνεχώς επιτίθενται παθογόνα. Και τα τελευταία χρόνια, οι πιο τολμηροί από μικροβιολόγους έχουν προχωρήσει περισσότερο, δηλώνοντας πρόσωπο και συμβιωτική τα μικρόβια της ενιαίας υπεροργανισμού.

Η ανάπτυξη μεθόδων μοριακής βιολογίας οδήγησε τους επιστήμονες σε ένα νέο επίπεδο κατανόησης των διαδικασιών συμβίωσης του ανθρώπου και της μικροχλωρίδας του, οι οποίες φάνηκαν καλά μελετημένες και από τη μελέτη των οποίων δεν περίμεναν ιδιαίτερες εκπλήξεις. Η ταχεία αύξηση του ποσοστού και του κόστους των μεθόδων προσδιορισμού αλληλουχίας του DNA (προσδιορισμός της ακολουθίας νουκλεοτιδίων του) και η παράλληλη αύξηση της ισχύος των προσωπικών υπολογιστών και η ανάπτυξη του Διαδικτύου επέτρεψαν την ανάλυση πληροφοριών σχετικά με μεγάλα τμήματα γονιδιωμάτων. Μετά την αποκρυπτογράφηση των χρωμοσωμάτων εκατοντάδων ειδών μεμονωμένων βακτηρίων, εμφανίστηκε μια νέα προσέγγιση στη γενετική των μικροοργανισμών: μια προσέγγιση του πληθυσμού: η ανάλυση των γονιδίων όλων των βακτηρίων που κατοικούσαν σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Φυσικά, ο πληθυσμός του «ανθρώπινου βιοαντιδραστήρα» αποδείχθηκε ότι είναι ένας από τους πιο σημαντικούς για τη μελέτη μικροβιακών πληθυσμών.

Το πρώτο έργο, το οποίο έκανε μια νέα ματιά στην εντερική μικροβιοτική, δημοσιεύθηκε το 1999 από ομάδα επιστημόνων του Εθνικού Ινστιτούτου Αγρονομικών Ερευνών (Γαλλία) και του Πανεπιστημίου του Reading (Μεγάλη Βρετανία). Οι συγγραφείς αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν τη μέθοδο προσδιορισμού αλληλουχίας γονιδίων 16S RNA για τη μελέτη του μικροβιακού εντερικού πληθυσμού.

16S RNA - ταυτοποίηση των βακτηρίων

Από την εποχή του Pasteur, το πρώτο και απαραίτητο στάδιο στον προσδιορισμό των μικροοργανισμών ήταν η καλλιέργειά τους σε θρεπτικά μέσα. Αλλά πολλοί σημαντικοί (και χρήσιμοι και παθογόνοι) μικροοργανισμοί δεν θέλουν να αναπτυχθούν σε κανένα μέσο. Μελέτη προηγουμένως απρόσιτες uncultivable βακτήρια και να αρχίσουν να καθαρίσει το εντελώς σύγχυση ταξονομία των γνωστών προκαρυωτικά κατέστη δυνατή με την ανάπτυξη της βιοπληροφορικής και την έλευση των σύγχρονων τεχνικών μοριακής βιολογίας - αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR), η οποία επιτρέπει σε ένα ενιαίο κομμάτι DNA για να ληφθεί εκατομμύρια και δισεκατομμύρια ακριβή αντίγραφα, κλώνος που απομονώθηκε από γονίδια PCR σε βακτηριακά πλασμίδια και μέθοδοι προσδιορισμού αλληλουχίας νουκλεοτιδίων, η προκύπτουσα όλα αυτά σε επαρκείς για Ana Iza ποσό.

Ένα ιδανικό δείκτη για την ταυτοποίηση των μικροοργανισμών αποδείχθηκε γονιδίου που κωδικοποιεί 16S ριβοσωμικού RNA (κάθε μία από τις δύο ριβοσωματικών υπομονάδων - εργαστήρια σύνθεση κυτταρικής πρωτεΐνης - αποτελείται από συνυφασμένες αλυσίδες μορίων πρωτεΐνης και ριβονουκλεϊκά οξέα).

Αυτό το γονίδιο είναι στο γονιδίωμα όλων των γνωστών βακτηρίων και αρχαίων, αλλά απουσιάζει από ευκαρυωτικά κύτταρα και τους ιούς, και αν βρείτε χαρακτηριστική ακολουθία του νουκλεοτιδίων - είστε βέβαιοι ότι έχετε να κάνετε με τα γονίδια των προκαρυωτικών. (Για να είναι πολύ ακριβής, γονίδιο 16S RNA εκεί και στα ευκαρυωτικά, αλλά όχι στα πυρηνικά χρωμοσώματα και μιτοχονδριακή Αυτό επιβεβαιώνει άλλη μια φορά ότι τα μιτοχόνδρια -. Distant απόγονοι των συμβιωτικών βακτηρίων από τα πρώτα ευκαρυωτικών οργανισμών.)

Αυτό το γονίδιο έχει και συντηρητικές θέσεις, το ίδιο για όλους τους προκαρυώτες, και το ειδικό για τα είδη. Συντηρητικές οικόπεδα είναι για την πρώτη αλυσίδα σταδίου της αντίδρασης πολυμεράσης - προσθήκη του DNA στόχου στους εκκινητές (τμήματα DNA σπόρων στα οποία μελετήθηκε νουκλεοτιδικής αλυσίδας πρέπει να ενταχθούν για να ξεκινήσει την ανάλυση το υπόλοιπο της αλληλουχίας) και τα είδη-ειδική - για ταυτοποίηση ειδών. Επιπροσθέτως, ο βαθμός ομοιότητας ειδικών για τα είδη τόπων αντανακλά πολύ καλά την εξελικτική σχέση διαφορετικών ειδών.

Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα - για την κλωνοποίηση και την επακόλουθη ανάλυση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το ίδιο το ριβοσωμικό RNA, το οποίο σε οποιοδήποτε κύτταρο υπάρχει σε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα από το αντίστοιχο γονίδιο. Μόνο θα πρέπει πρώτα να "ξαναγράψουμε" το σε DNA χρησιμοποιώντας ένα ειδικό ένζυμο - αντίστροφη μεταγραφάση.

Οι αλληλουχίες νουκλεοτιδίων του 16S RNA όλων των γνωστών βακτηρίων και των αρχαίων (περίπου 10.000 είδη) είναι γενικά διαθέσιμα. Οι προσδιορισμένες αλληλουχίες συγκρίνονται με εκείνες που βρίσκονται σε βάσεις δεδομένων και προσδιορίζουν με ακρίβεια τα είδη του βακτηρίου ή δηλώνουν ότι ανήκουν στο επόμενο μη καλλιεργημένο είδος.

Πρόσφατα έγινε μια εντατική αναθεώρηση της παλαιάς, φαινοτυπικής ταξινόμησης των βακτηριδίων βάσει ελαφρώς τυποποιημένων κριτηρίων - από την εμφάνιση των αποικιών στις προτιμήσεις των τροφίμων και την δυνατότητα βαφής με διαφορετικές βαφές. Η νέα συστηματική βασίζεται σε μοριακά κριτήρια (16S RNA) και μόνο μερικώς επαναλαμβάνεται φαινοτυπικά.

Οι αλληλουχίες κωδικοποίησης του 16S RNA με PCR ανακτήθηκε απευθείας από το «περιβάλλον» - 125 χιλιοστόγραμμα της ανθρώπινης, συγγνώμη, κόπρανα, εισήχθη εντός του πλασμιδίου της E. coli (όχι επειδή εντερική, και επειδή Escherichia coli - ένα από τα μοριακών βιολόγων αγαπημένο κινητήριος δύναμη ) και απομονώνεται πάλι από την καλλιέργεια πολλαπλασιασμένων βακτηριδίων. Έτσι δημιουργήθηκε μια βιβλιοθήκη 16S RNA γονιδίων για όλους τους μικροοργανισμούς στο δείγμα. Μετά από αυτό, 284 κλώνοι επιλέχθηκαν τυχαία και προσδιορίστηκαν η αλληλουχία τους. Αποδείχθηκε ότι μόνο το 24% των προκύπτων ακολουθιών 16S RNA ανήκε σε προηγουμένως γνωστούς μικροοργανισμούς. Τα τρία τέταρτα των μικροχλωρίδα που βρίσκεται στο έντερο του κάθε ανθρώπου, περισσότερο από εκατό χρόνια έχουν αποφύγει την προσοχή των ερευνητών, οπλισμένοι με τις μεθόδους της κλασικής μικροβιολογίας! Οι επιστήμονες απλά δεν μπορούσε να βρει τις συνθήκες για την καλλιέργεια αυτών των βακτηρίων, επειδή η πιο παιχνιδιάρικη κάτοικοι του εντέρου αρνήθηκε να ανταποκριθεί στις παραδοσιακές μικροβιακή περιβάλλοντα.

Μέχρι σήμερα, με τη χρήση μοριακών μεθόδων, έχει διαπιστωθεί ότι 10 από τα 70 μεγάλα βακτηριακά taxa είναι παρόντα στο μικροβιακό ενήλικο. Περίπου το 90% των μικροβίων μας ανήκουν στον τύπο Firmicutes (αυτό περιλαμβάνει, για παράδειγμα, το περίφημο γαλακτοβάκιλλοι - το κύριο «ενόχους» οξίνισης του γάλακτος) και Bacteroidetes - υποχρεωτικά αναερόβια (οργανισμούς που μπορούν να ζήσουν μόνο με την απουσία οξυγόνου), τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά ως δείκτης της ρύπανσης φυσικά λύματα ύδρευσης. Το υπόλοιπο 10% του πληθυσμού κατανέμονται μεταξύ taxa Πρωτεοβακτηρίων (σε αυτά περιλαμβάνονται, μεταξύ άλλων, E. coli), Ακτινοβακτηρίων (από ένα από τα είδη των Actinomycetes αντιβιοτικού στρεπτομυκίνης απομονώθηκε), Fusobacteria (κανονική κάτοικοι της στοματικής κοιλότητας και προκαλούν συχνά περιοδοντίτιδα), Verrucomicrobia (πρόσφατα σε γεωθερμική πηγή ανακαλύφθηκε τη μορφή μικροβίων που τρέφονται με μεθάνιο, που αφθονούν στο έντερο οφείλεται σε άλλους μικροοργανισμούς), κυανοβακτήρια (είναι ακόμα συχνά αναφέρεται ως το παλιό όνομα της «μπλε-πράσινα φύκια»), Spirochaeates (για Περιμένετε Tew, δεν χλωμό), Synergistes και VadinBE97 (τι είδους ζώα, να ζητήσει από τους δημιουργούς της νέας ταξινόμησης των προκαρυωτικά).

Παρά το γεγονός ότι η σύνθεση ειδών των εντερικών μικροοργανισμών είναι μάλλον μονότονη, η ποσοτική αναλογία των αντιπροσώπων ορισμένων συστηματικών ομάδων στην μικροβιοτική των διαφορετικών ανθρώπων μπορεί να ποικίλει σημαντικά. Αλλά τι είναι μια φυσιολογική εντερική μικροχλωρίδα και ποιοι είναι οι τρόποι σχηματισμού της;

Αυτή η ερώτηση απαντήθηκε στο έργο του 2007 μιας ομάδας Αμερικανών βιολόγων με επικεφαλής τον Patrick Brown του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ. Παρακολούθησαν το σχηματισμό μικροβίων σε 14 νεογνά κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους ζωής. Οι συγγραφείς κατάφεραν να δημιουργήσουν αρκετές πηγές αποικισμού της γαστρεντερικής οδού. Η μικροχλωρίδα των μωρών ήταν παρόμοια με τη μικροχλωρίδα της μητέρας: δείγματα κολπικών, κοπράνων ή μικροχλωρίδας του μητρικού γάλακτος. Ανάλογα με τις πηγές αποικισμού, στην μικροχλωρίδα των εντέρων των βρεφών κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους ζωής, κυριαρχούσαν διάφορα είδη. Αυτές οι διαφορές παρέμειναν σημαντικές καθ 'όλη τη διάρκεια της μελέτης, αλλά από την ηλικία ενός έτους εμφανίστηκαν τα χαρακτηριστικά του σχηματισμού ενός ενήλικου μικροβιοτύπου. Ενδιαφέροντα δεδομένα ελήφθησαν χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι δίδυμων. Η μικροχλωρίδα τους ήταν σχεδόν πανομοιότυπη στη σύνθεση και άλλαξε με τον ίδιο τρόπο. Αυτό το εύρημα αποκάλυψε τον τεράστιο ρόλο του ανθρώπινου συστατικού του ζευγαριού μικροβιοτικών ξενιστών στο σχηματισμό του πληθυσμού εντερικής μικροχλωρίδας. Για την καθαρότητα του πειράματος, φυσικά, θα πρέπει να ξεχωρίσουμε τα μωρά πίσω στο νοσοκομείο - μια σπουδαία ιστορία για την ινδική ταινία! Χρόνια αργότερα, γνωρίζουν ο ένας τον άλλον με ανάλυση... Αλλά άλλες μελέτες επιβεβαίωσαν την υπόθεση ότι τα ατομικά, περιλαμβανομένων και των κλινικά εξαρτημένων χαρακτηριστικών της ανθρώπινης βιοχημείας έχουν μεγάλη επίδραση στη σύνθεση της μικροβιοτότητάς της.

Μικροβιακά σε μας περισσότερο από τον άνθρωπο

Εκτός από τη μελέτη ορισμένων τύπων της εντερικής μικροχλωρίδας, τα τελευταία χρόνια, πολλοί ερευνητές μελετούν βακτηριακή metagenom - μια σειρά από γονίδια όλων των οργανισμών σε ένα δείγμα των περιεχομένων του ανθρώπινου εντέρου (ή έξαψη του δέρματος, ή στο δείγμα λάσπη από το βυθό της θάλασσας). Για το σκοπό αυτό, η πιο αυτοματοποιημένη, μηχανογραφημένη και τεχνολογίες προσδιορισμού αλληλουχίας DNA υψηλής απόδοσης, τα οποία επιτρέπουν να αναλύσει βραχείες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων, να συλλέγουν παζλ αρκετές συμπίπτει «γράμματα» στα άκρα των εν λόγω τμημάτων, πολλαπλές Επαναλάβετε τη διαδικασία για κάθε κομμάτι του γονιδιώματος και να λαμβάνουν αποκωδικοποίηση των μεμονωμένων γονιδίων και χρωμοσωμάτων σε ένα ρυθμό μέχρι 14 εκατομμύρια νουκλεοτίδια ανά ώρα - τάξεις μεγέθους γρηγορότερα από ό, τι έγινε μόλις πριν από λίγα χρόνια. Έτσι βρέθηκε ότι η ανθρώπινη εντερική μικροχλωρίδα έχει περίπου 100 βακτηριακά κύτταρα trillionov - περίπου 10 φορές περισσότερο από το συνολικό αριθμό των αρχέγονα κύτταρα του σώματος. Το σύνολο των γονιδίων που αποτελούν το βακτηριακό μεταγενές είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερο από το σύνολο των γονιδίων του ανθρώπινου σώματος. Αν μιλάμε για τον όγκο των βιοχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στον μικροβιακό πληθυσμό, ξανά και ξανά υπερβαίνει εκείνο στο ανθρώπινο σώμα. Βακτηριακή «αντιδραστήρα» υλοποιεί σε μια αλυσίδα μεταβολική ξενιστή ότι αυτό δεν είναι ικανό να υποστηρίξει τον εαυτό - για παράδειγμα, η σύνθεση των βιταμινών και των προδρόμων τους, η αποσύνθεση μερικών τοξίνες, αποσύνθεση της κυτταρίνης προς εύπεπτα πολυσακχαρίτες (στα μηρυκαστικά), κ.λπ.

Μελέτες που διεξήχθησαν στο εργαστήριο του Jeffrey Gordon (Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, St. Louis, ΜΟ) θα συνδέσει την ποικιλότητα των ειδών των βακτηρίων της γαστρεντερικής οδού με τη διατροφή και τα χαρακτηριστικά του ατόμου μεταβολισμού. Τα αποτελέσματα του πειράματος δημοσιεύθηκαν στο τεύχος Δεκεμβρίου του Nature το 2006. Το ετήσιο πείραμα πρότεινε την καθιέρωση μιας συσχέτισης μεταξύ του υπερβολικού βάρους σε ένα άτομο και της σύνθεσης του μικροβιακού πληθυσμού του εντέρου του. Μια δωδεκάδα ατόμων που συμφώνησαν να βάλουν τις κοιλότητες τους στον βωμό της επιστήμης χωρίστηκαν σε δύο ομάδες. Ένα χωριό με δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά, το δεύτερο - με χαμηλή περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες. Όλοι οι εθελοντές έχασαν βάρος και ταυτόχρονα άλλαξαν την αναλογία των δύο κύριων ομάδων εντερικών μικροοργανισμών: ο αριθμός των κυττάρων Firmicutes μειώθηκε και ο αριθμός των βακτηριοειδών, αντίθετα, αυξήθηκε. Σε μια δίαιτα με χαμηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, η αλλαγή αυτή έγινε πιο αισθητή αργότερα - μετά την απώλεια του 6% του βάρους και τη δίαιτα χαμηλών υδατανθράκων - μετά την απώλεια των πρώτων χιλιογράμμων (2% του αρχικού σωματικού βάρους). Την ίδια στιγμή, η αλλαγή στη σύνθεση της μικροχλωρίδας ήταν ακόμη πιο έντονη, τόσο μικρότερο ήταν το βάρος των συμμετεχόντων στο πείραμα.

Ταυτόχρονα, στο ίδιο εργαστήριο πειράματα διεξήχθησαν σε ποντίκια εργαστηρίου που φέρουν μετάλλαξη στο γονίδιο για λεπτίνη - πρωτεΐνη «κορεσμού ορμόνη» που συντίθεται στο λιπώδη κύτταρα των ιστών, και βάζει συμβολή του στο σχηματισμό του κορεσμού. Ποντίκια στα οποία και τα δύο αντίγραφα του κατεστραμμένου γονιδίου (η μετάλλαξη αυτή υποδεικνύεται με ένα δείκτη Lep ob), τρώνε 70% περισσότερο από ό, τι του άγριου τύπου, με όλες τις επακόλουθες συνέπειες. Μια Firmicutes περιεχομένου στα έντερα τους και δυόμισι φορές υψηλότερη από εκείνη των ετερόζυγων γραμμών, με μία μόνο ελαττωματικό αλληλόμορφο (ob / +), και ομόζυγο για τις φυσιολογικό γονίδιο στελέχη άγριου τύπου (+ / +).

Επίδραση της μικροχλωρίδας στο μεταβολισμό του "ξενιστή" τους οι ερευνητές που δοκιμάστηκαν σε ένα άλλο μοντέλο - γκλοντοβιοτικά ποντίκια.

Τέτοια ζώα, από τη στιγμή της γέννησης που ζουν σε αποστειρωμένους θαλάμους και δεν έχουν συναντήσει ποτέ κανένα μικρόβιο στη ζωή τους, δεν χρησιμοποιούνται συχνά στη βιοϊατρική έρευνα. Απόλυτη myshatnike στειρότητα, Rabbitry και κυρίως κατσικίσιο αχυρώνα - ένα ακριβό και ενοχλητικό, και μετά από μια συνάντηση με το πρώτο μικρόβιο ή ιό ή κακή πεθαίνουν ή καθίστανται ακατάλληλα για περαιτέρω πειράματα. Τι συμβαίνει στην gnotobiote με το ανοσοποιητικό σύστημα - είναι μια άλλη ιστορία, και τρώνε για τρεις και την ίδια στιγμή - το δέρμα και τα οστά λόγω της έλλειψης του συστατικού μικροβιακής χώνευσης.

Μετά τη μεταμόσχευση της μικροχλωρίδας από τους παχύσαρκους (ob / ob) δότες, τα γκωτοβιοτικά ποντίκια είχαν πάχυνση σχεδόν 50% για δύο εβδομάδες (κατά 47%). Εκείνοι που «σπέρνουν» με μικροχλωρίδα από δότες άγριου τύπου (+ / +) με φυσιολογικό βάρος, ανακτήθηκαν μόνο κατά 27%.

Τα αποτελέσματα περαιτέρω μελετών των αλλαγών στον συμβιωτικό μικροβιακό οργανισμό ποντικού επιβεβαίωσαν με έξοχο τρόπο την υπόθεση ότι το μικροβιοτικό των παχύσαρκων ατόμων συμβάλλει στην βαθύτερη επεξεργασία των τροφίμων. Σύγκριση των δειγμάτων κοπράνων DNA παχύσαρκα και φυσιολογικά ποντίκια έδειξαν ότι τα μικρόβια παχύσαρκα ποντίκια κορεσμένο γονίδια των ενζύμων που επιτρέπουν πιο αποσυντίθενται αποτελεσματικά πολυσακχαρίτες. Έντερο παχύσαρκα ποντίκια περιείχε ένα μεγάλο αριθμό των τελικών προϊόντων ζύμωσης - ενώσεις του οξικού και του βουτυρικού οξέα, το οποίο δείχνει μια πιο λεπτομερή συστατικά επεξεργασίας τροφίμων. Η ανάλυση των δειγμάτων κοπράνων επιβεβαίωσε αυτό: η καρέκλα ποντικών ob / ob περιείχε λιγότερες θερμίδες από ό, τι τα άγρια ​​ποντίκια που δεν απορρόφησαν πλήρως την ενέργεια από τα τρόφιμα.

Εκτός από τις σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το στοιχείο «μικρόβιο» της παχυσαρκίας, οι συγγραφείς ήταν σε θέση να αποδείξει τη θεμελιώδη ομοιότητα μεταξύ της μικροχλωρίδας των παχύσαρκων ανθρώπων και ποντικών, που ανοίγει νέες προοπτικές στη μελέτη του προβλήματος του υπερβολικού βάρους, και ίσως - και να λύσει αυτό το πρόβλημα με «μεταφορά» υγιή μικροχλωρίδα ή τη σύστασή της σε ασθενείς, που πάσχουν από παχυσαρκία.

Το γεγονός ότι η μικροχλωρίδα μπορεί να διαχειριστεί το μεταβολισμό υποδοχής δεν είναι πλέον υπό αμφισβήτηση. Μελέτες Gordon εργαστήριο αφιερωμένο στο πρόβλημα της υπερβολικής βάρος κατέστησε δυνατό να γεφυρωθεί το χάσμα με την αντιμετώπιση των μεταβολικών νοσημάτων, όπως καχεξία, επηρεάζει τα παιδιά από το ένα έτος σε τέσσερα χρόνια στις φτωχές τροπικές χώρες - marazmus (με την ηλιθιότητα αυτή η λέξη έχει μόνο γλωσσικά: Ελληνική marasmos. κυριολεκτικά σημαίνει εξάντληση, εξαφάνιση) και kwashiorkor (στη γλώσσα μιας από τις φυλές της Γκάνας kwashiorkor - «κόκκινο αγόρι»). Η εμφάνιση των ασθενειών που συνδέονται με την έλλειψη πρωτεϊνών και βιταμινών κατά τη μετάβαση από το θηλασμό στην ενήλικη τροφίμων. Αλλά η ασθένεια προσβάλλει επιλεκτικά τα παιδιά των οποίων οι αδελφοί και αδελφές δεν αντιμετώπισαν προβλήματα με τη μετάβαση στην παραδοσιακή διατροφή της περιοχής αυτής. Μελέτες έχουν δείξει ότι η εντερική μικροχλωρίδα των άρρωστων παιδιών είναι πολύ διαφορετική από τη μικροχλωρίδα των γονέων τους, καθώς και η μικροχλωρίδα υγιών αδέλφια. Πρώτα απ 'όλα σημείωσε την σχεδόν πλήρη απουσία εντερικών πληθυσμών των Bacteroidetes και της κυριαρχίας των σπάνιων ειδών που ανήκουν στους τύπους των Πρωτεοβακτηρίων και Fusobacteria. Μετά τα άρρωστα παιδιά (προσέχοντας να μην υπερβολική δόση!) Πάχυνση σκληρή πρωτεΐνη τρόφιμα, μικροχλωρίδα τους γίνεται παρόμοια με την κανονική, όπως συγγενείς, με υπεροχή των Bacteroidetes και Firmicutes.

Πρόσφατες μελέτες όχι μόνο άλλαξε ριζικά τις επικρατούσες αντιλήψεις της ανθρώπινης εντερικής μικροχλωρίδας, αλλά συνέβαλε επίσης στην εμφάνιση της έννοιας, η οποία θεωρεί την εντερική μικροχλωρίδα ως πρόσθετη πολυκύτταρους «όργανο» του ανθρώπινου σώματος. Ένα όργανο που αποτελείται από διαφορετικές κυτταρικές γραμμές, ικανές να επικοινωνούν μεταξύ τους καθώς και με τον ξενιστή οργανισμό. Body, ανακατανομή ροές ενέργειας, τη διεξαγωγή σημαντικών φυσιολογικών αντίδρασης ποικίλει υπό την επίδραση του περιβάλλοντος και αυτο-ίασης με τις αλλαγές που προκαλούνται από εξωτερικές συνθήκες.

Συνεχίζεται η έρευνα «βακτηριακή σώμα» μπορεί και πρέπει να οδηγήσει στην κατανόηση των νόμων της λειτουργίας της, η δημοσιοποίηση των ευαίσθητων τις σχέσεις του με το κράτος και, κατά συνέπεια, την εμφάνιση νέων μεθόδων για την καταπολέμηση ασθενειών του ανθρώπου με στοχευμένη θεραπεία των δυσλειτουργιών δύο συστατικών metaorganizma.

Valery Poroiko, Ph.D.
Πανεπιστήμιο του Σικάγο, Τμήμα Γενικής Χειρουργικής
Πύλη «Αιώνια Νεολαία» www.vechnayamolodost.ru

Η έκδοση του περιοδικού του άρθρου δημοσιεύεται στην "Δημοφιλής Μηχανική" αρ. 4-2008

Ειδική ταυτοποίηση των βακτηρίων με τη μέθοδο της αλληλουχίας του γονιδίου 16S του ριβοσωμικού RNA, τον ρόλο και τον τόπο της μεθόδου στη διάγνωση βακτηριακών λοιμώξεων. Ολοκληρώθηκε: Savelyeva. - παρουσίαση

Η παρουσίαση δημοσιεύτηκε πριν από 4 χρόνια από την Λουμντίλα Σουμιχίνα

Σχετικές παρουσιάσεις

Παρουσίαση των 11 κατηγοριών με θέμα: «Η ταυτοποίηση των ειδών των βακτηρίων από 16S αλληλούχιση γονιδίου ριβοσωμικό RNA, ο ρόλος και η θέση της μεθόδου στη διάγνωση των βακτηριδιακών λοιμώξεων πληρούνται:. Savelyev». Κατεβάστε δωρεάν και χωρίς εγγραφή. - Μεταγραφή:

1 Είδος ταυτοποίηση βακτηρίων με αλληλούχιση του γονιδίου 16S ριβοσωμικού RNA, τον ρόλο και τη θέση της μεθόδου στη διάγνωση των βακτηριδιακών λοιμώξεων πληρούνται: Savelieva Ξένια πληρούνται: Savelieva Ξένια, μαθητής 11 εξειδικευμένα μαθητή κατηγορίας 11 εξειδικευμένη κατηγορία MBOU Krasnoobsk SOSh 1 MBOU Krasnoobsk SOSh 1 Επιβλέπων: επόπτη : Καν. Biol. Επιστήμες Afonyushkin Vasily Nikolaevich Cand. Biol. Επιστήμες Afonyushkin Vasily Nikolaevich

2 Στόχοι: 1. Να κυριαρχήσει ηλεκτροφόρηση DNA σε ένα πήκτωμα αγαρόζης 2. Για να μάθουν τη μέθοδο για την ανάλυση των αποτελεσμάτων αλληλούχισης, και πραγματοποιήσει την κατασκευή νουκλεοτιδικών αλληλουχιών, θραύσματα γονιδίου 16 S ριβοσωμικού RNA των απομονώσεων που λαμβάνονται κύριου το γένος Bacillus 1. ηλεκτροφόρηση DNA σε ένα πήκτωμα αγαρόζης 2. Για να μάθουν τη μέθοδο για την ανάλυση αποτελεσμάτων αλληλούχισης και πραγματοποιήσει την κατασκευή νουκλεοτιδικών αλληλουχιών, θραύσματα γονιδίου ριβοσωμικό RNA 16 S των απομονώσεων που λαμβάνονται γένους Bacillus 3. Εξετάστε προοπτική μοιράζονται τεχνικές προσδιορισμού αλληλουχίας και βιοχημεία ταυτοποίηση cal των βακτηρίων 3. Για να μελετηθούν οι προοπτικές διαμοιρασμού μεθόδων προσδιορισμού αλληλουχίας, και βιοχημική ταυτοποίηση βακτηρίων Στόχος: Για να μελετηθούν οι δυνατότητες της μεθόδου ειδική ταυτοποίηση των βακτηριδίων με αλληλούχιση του 16S ριβοσωμικού RNA σε συνδυασμό με παραδοσιακές μεθόδους ταυτοποίησης

3 Υλικά και Μέθοδοι καθαρές καλλιέργειες απομονώσεων απλώθηκαν σε MPA ώρες και μετά την επώαση το βακτηριακό εναιώρημα παρασκευάστηκε σε αλατούχο φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα. Οι καλλιέργειες κηλιδώθηκαν με Gram και μικροσκοπικές. Αξιολογούνται σύμφωνα με βιοχημικές ιδιότητες: κιτρικό Διάθεση, μηλονικό, γλυκόζη, λακτόζη, μαννιτόλη, σακχαρόζη, ινοσιτόλη, σορβιτόλη, αραβινόζη, μαλτόζη, φαινυλαλανίνη, σχηματισμός ινδολίου, υδρόθειο, atsetilmetilkarabinola (Αντίδραση Foges- Proskauer), η παρουσία των βήτα-γαλακτοσιδάση, ουρεάση, αργινίνη αποκαρβοξυλάση και λυσίνη, υδρολάσες αργινίνης. Οι καλλιέργειες ελέγχθηκαν για καταλάσης, δραστηριότητα κυτοχρώματος οξειδάσης, το σχηματισμό των νιτρωδών, σύνθεσης χρωστικής, της αντοχής στα αντιβιοτικά, και μελέτησαν την κουλτούρα και μορφολογικές ιδιότητες. Βήτα-γαλακτοσιδάση, και tritofandezaminaznuyu glyukoronidaznuyu δραστικότητα δοκιμάστηκε επί μέσου Uriselekt 4 (BioRad) Το DNA απομονώθηκε με θέα fenolhloroformennym καθορίζεται με βάση την ανάλυση αλληλουχίας της 16S ριβοσωμικού γονιδίου του RNAi θραύσματος της διαγονιδιακής αποστάτη του ριβοσωμικού RNA και 16-23S πλήθος βιοχημικών, πολιτιστικά και μορφολογικά χαρακτηριστικά.

4 Πολιτιστικές ιδιότητες: οι καλλιεργημένοι πολιτισμοί δεν αναπτύσσονται στο περιβάλλον Endo. δεν αφορούσε εντεροβακτήρια, που καλλιεργούνται σε άγαρ κρέας-πεπτόνης υπό αερόβιες συνθήκες στους 37 ° C βαφική ιδιότητες: καλλιέργεια αναπτύχθηκε εξετάστηκαν μικροσκοπικά και Gram-χρώση που επέτρεψε να διαπιστωθεί ότι η ληφθείσα καλλιέργεια είναι σπορίων Gy + κολλά Χαρακτηριστικά Cultures

5 Σχέδιο έρευνας: Το DNA αναπτύχθηκε από τις αναπτυγμένες καλλιέργειες και η PCR εφαρμόστηκε με γενικούς εκκινητές, ως αποτέλεσμα, ενισχύσαμε ένα θραύσμα του γονιδίου 16S του ριβοσωμικού RNA

6 με ένα διάλυμα εκκινητή κατανεμήθηκαν σε 4 σωλήνες δοκιμής, καθένα από τα οποία είναι τέσσερις δεοξυνουκλεοτιδίου dATP, dCTP, dTTP (ένα radioktivnym ισότοπο-σημασμένο) και έναν από τους τέσσερις 2? 3- διδεοξυνουκλεοτίδια (ddATR, ddTTR, ddGTP, dd MFR) διδεοξυνουκλεοτιδίου είναι περιλαμβάνεται σε όλες τις θέσεις της αυξανόμενης μίγμα αλυσίδων, και μετά την ένταξή της ανάπτυξης αλυσίδα διακόπτεται αμέσως. Ως αποτέλεσμα, σε κάθε ένα από τέσσερις σωλήνες με τη συμμετοχή της DNA πολυμεράσης που δημιουργείται ένα μοναδικό σύνολο olignukleotidov διαφορετικά μήκη που περιλαμβάνει αλληλουχία praymerovuyu. Περαιτέρω, οι σωλήνες προστέθηκαν σε formalid αλυσίδες απόκλιση και ηλεκτροφορήθηκαν σε ένα πήκτωμα πολυακρυλικού κομμάτια cheteryh. Περάστε αυτοραδιογραφία, η οποία καθιστά δυνατή την «διαβάσει» την αλληλουχία νουκλεϊκού αλληλούχιση του τμήματος DNA. Στη βιοχημεία και μοριακή βιολογία ηλεκτροφόρηση χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό μακρομοριακές πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα (και τα θραύσματά τους). Υπάρχουν πολλές ποικιλίες αυτής της μεθόδου. Η μέθοδος αυτή βρίσκει ευρεία εφαρμογή για το διαχωρισμό των μιγμάτων των βιομορίων σε κλάσματα ή μεμονωμένες ουσίες και χρησιμοποιείται στη βιοχημεία, μοριακή βιολογία, κλινική διαγνωστική, βιολογία πληθυσμού (για τη μελέτη της γενετικής παραλλαγής) και dr.belkovnukleinovyh οξέα Ηλεκτροφόρηση αυτό ηλεκτροκινητική μετατόπιση φαινόμενο της διεσπαρμένης φάσης (κολλοειδές ή πρωτεΐνη διάλυμα) σε ένα υγρό ή αέριο μέσο δια της δράσεως ενός εξωτερικού ηλεκτρικού polya.elektrokineticheskoe yavlenieelektricheskogo polyaElektroforez μελέτες Σχήμα: Τα προϊόντα PCR διαχωρίστηκαν με ηλεκτροφόρηση σε πήκτωμα αγαρόζης. Η μέθοδος του Sanger

7 Αποτελέσματα της δικής της έρευνας Σχήμα 1 Αποτελέσματα της τριχοειδούς ηλεκτροφόρησης ενός θραύσματος του 16S γονιδίου του ριβοσωμικού RNA

8 Σχ. 2 ένα φυλογενετικό δέντρο κατασκευασμένο με βάση τα αποτελέσματα της ευθυγράμμισης ενός θραύσματος του 16S γονιδίου του ριβοσωμικού RNA

9 Αποτελέσματα της ίδιας έρευνας Εικ. 3 Αποτελέσματα σύγκρισης αλληλουχιών νουκλεοτιδίων

10 Αποτελέσματα βιοχημικών μελετών καλλιέργειες χρησιμοποιώντας τεστ PBDE Βιοχημικές ιδιότητες του στελέχους B.licheniformis: αρνητική κιτρικό χρησιμοποίησης, μηλονικό αρνητική, κιτρικό νάτριο + γλυκόζη αρνητική αρνητική λυσίνη, αργινίνη αρνητική, αρνητική ορνιθίνη, φαινυλαλανίνη αρνητική, ινδόλη αρνητική, ουρεάση θετική atsetilmetilkarabinol αρνητικά σουλφίδιο αρνητική, θετική, γλυκόζη, β-γαλακτοσιδάση θετικές, αρνητικές λακτόζη, μαννιτόλη θετική, θετική σακχαρόζη, ινοσιτόλη θετικά o, η σορβιτόλη είναι θετική, η μαλτόζη είναι θετική

11 Συμπέρασμα Η ταυτοποίηση των ειδών των μικροοργανισμών με βάση αλληλούχισης μπορεί να είναι ένα «χρυσό πρότυπο» για την εργαστηριακή διάγνωση, αλλά η ακρίβεια της μεθόδου περιορίζεται από την αξιοπιστία και την πληρότητα της βάσης δεδομένων GenBank και επομένως απαιτεί τη χρήση επιπρόσθετων επιβεβαιωτικών δοκιμασιών.

Ανάλυση του RNA 16s

Βιοτεχνολογία, 2005, №6, από 3-11

Προτείνεται μια μέθοδος για την ταυτοποίηση μικροοργανισμών με βάση την ανάλυση του πολυμορφισμού μήκους θραύσματος περιορισμού (PCRF) ενός γονιδιακού προϊόντος 16S RNA με μήκος 1500 νουκλεοτιδίων. 6 συμφωνημένα σύνολο ενδονουκλεάσες περιορισμού (Sse9I, Tru9I, BsuRI, MspI, BstMBI και RsaI), χρησιμοποιώντας RFLP επιτρέπει την ταυτοποίηση ενός ευρέος φάσματος μικροοργανισμών.
Τέσσερα προϊόντα απομόνωσης θερμοευαίσθητης αλκαλικής φωσφατάσης απομονώθηκαν από φυσικά απομονωμένα θαλάσσια ύδατα. RFLP ανάλυση που πραγματοποιήθηκε για αυτά τα στελέχη σε σύγκριση με τα υπολογιζόμενα αποτελέσματα που ελήφθησαν για το γονίδιο του RNA 16S διαφόρων μικροοργανισμών, αποκάλυψε ότι οι εντοπισθέντες παραγωγοί ανήκουν στο γένος Alteromonas.

Μαζί με τις παραδοσιακές μεθόδους ταυτοποίησης των μικροοργανισμών χρησιμοποιώντας πολιτιστικών και μορφολογικά χαρακτηριστικά, καθώς και χημικές και βιοχημικές αντιδράσεις [1], σε πρόσφατα όλο και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μέθοδοι για τον προσδιορισμό των μικροοργανισμών βασίζονται σε μια σύγκριση των νουκλεοτιδικών αλληλουχιών των γονιδίων των διαφόρων μικροοργανισμών [2-4] και ανάλυση πολυμορφισμού μήκους των θραυσμάτων περιορισμού του DNA που λαμβάνεται με την ενίσχυση ειδικών βακτηριακών γονιδίων [5,6]. Τα περισσότερα είναι κατάλληλα για τον εντοπισμό των γονιδίων που κωδικοποιούν τις RNAs 16S και 23S ριβοσωμικού δεδομένου ότι είναι παρόντες σε όλα τα βακτηριακά κύτταρα είναι το γένος-ειδικά και για τους περισσότερους μικροοργανισμούς [7-9]. Χρησιμοποιήστε για την ταυτοποίηση ενός θραύσματος DNA που περιέχει και τα δύο γονίδια 16S και 23S RNA, και ένα διαχωριστικό που βρίσκεται μεταξύ τους και είναι πιο μεταβλητή, επιτρέπει τη διάκριση μεταξύ στενά συγγενικών ειδών και υποειδών μικροοργανισμών [10].

Η εργασία αυτή παρουσιάζει τα αποτελέσματα της ανάλυσης RFLP των PCR προϊόντος 1500 νουκλεοτίδια σε μήκος για διαφορετικούς μικροοργανισμούς και απέδειξαν ότι η χρήση των ενδονουκλεασών περιορισμού 6 Sse9I, Tru9I, BsuRI, MspI, BstMBI RsaI και μπορεί αξιόπιστα εντοπίσει περισσότεροι μικροοργανισμοί. Το χαρτί που προσδιορίζονται 4 νέο παραγωγό θερμοασταθή αλκαλικής φωσφατάσης και από την προτεινόμενη μέθοδο, μία συγκριτική ανάλυση του RFLP για ταυτοποίηση αυτών των μικροοργανισμών. Με βάση τη σύγκριση καταλήγει στο συμπέρασμα ότι τα αποτελέσματα παραγωγοί ανήκουν στο γένος Alteromonas.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ

Για την ανίχνευση παράγουν θερμοασταθή αλκαλική φωσφατάση 50 λίτρα θαλασσινό νερό λειοτριβήθηκε επί της επιφανείας θρεπτικού άγαρ και αναλύθηκαν όπως περιγράφεται στο [11]. Παρασκευή της μικροβιακής βιομάζας διεξήχθησαν με αυξανόμενη παραγωγή στους 20 ° C σε ζωμό που περιέχει 1% τρυπτόνη (AGS GmbH, Γερμανία), 0,5% εκχύλισμα ζύμης (ίδια εταιρεία) και θαλασσινό αλάτι νερό (NaCl - 27,5, MgCl2 - 5, MgSO4 - 2, CaCl2 - 0,5, KCI - 1, FeS04 - 0,001 g / l [12]), ρΗ 7,2 - 7,7. Ο ζωμός σπόρων διανεμήθηκε σε ογκομετρικές φιάλες των 200 ml έως 700 ml και αναδεύτηκε στις 150 rpm για 16 ώρες.

Η απομόνωση του χρωμοσωμικού DNA διεξήχθη με τη μέθοδο του [13].

Η ενίσχυση του γονιδίου 16S του ριβοσωμικού RNA διεξήχθη με αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης όπως περιγράφεται στο [14].

Η αντίδραση περιορισμού του ενισχυμένου DNA διεξήχθη για 4 ώρες στους 37 ° C σε 20 μΐ μίγματος αντίδρασης που περιείχε 2 ισοδ. πράξη. τα ένζυμα περιορισμού Sse9I, Tru9I, BsuRI, MspI, BstMBI ή RsaI από την NGE της SibEnzyme, στο αντίστοιχο ρυθμιστικό διάλυμα. Η αντίδραση διακόπτεται με την προσθήκη 5 μΐ ενός διαλύματος διακοπής που περιέχει 0.1 Μ ΕϋΤΑ, 0.05% μπλε βρωμοφαινόλης και 40% σακχαρόζη.

Ηλεκτροφορητικό διαχωρισμό των προϊόντων διασπάσεως του ενισχυμένου DNA πραγματοποιήθηκε σε 2% αγαρόζη (Sigma) σε ρυθμιστικό διάλυμα Tris-οξικού με βρωμιούχο αιθίδιο (0,5 mg / L) σε 120 V για 4 ώρες.

Για να προσδιοριστεί το μήκος των θραυσμάτων DNA με χρήση δεικτών μοριακού βάρους DNA (100bp +1.5 δείκτες Kb DNA, NPO "SibEnzyme"). Το μήκος του λαμβανόμενου περιορισμού προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα υπολογιστή Gel Pro Analyzer, έκδοση 4.0.00.001. Η ποσοστιαία ταυτότητα των μηκών θραυσμάτων υπολογίστηκε για κάθε ζεύγος μικροοργανισμών με σύγκριση των μοτίβων περιορισμού ξεχωριστά για κάθε ένζυμο περιορισμού. Κατά τη σύγκριση του μήκους του περιορισμού, τα θραύσματα DNA πανομοιότυπα σε μήκος υπολογίστηκαν να διαφέρουν όχι περισσότερο από 5%.

Για τη σύγκριση πειραματικών δεδομένων με δημοσιευμένες αλληλουχίες γονιδίων 16S RNA, χρησιμοποιήθηκε μια γενετική βάση αλληλουχιών ακολουθίας.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Τέσσερις απομονώσεις από το στέλεχος φυσικού παραγωγό θερμοασταθή φωσφατάσης ήταν απομονωμένες θαλασσινό νερό επαφής, που υποδεικνύεται ως 20, 27, 48 και το στέλεχος που χαρακτηρίζεται προηγουμένως [11] με τη χρήση συμβατικών τεχνικών όπως Alteromonas undina. Για την ταυτοποίηση των στελεχών που λαμβάνονται από τη βιομάζα μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε υγρό θρεπτικό μέσο με την προσθήκη θαλάσσιων αλάτων, απομονώθηκε χρωμοσωμικό ϋΝΑ.
Στη συνέχεια, χρωμοσωμικό DNA χρησιμοποιήθηκε στην αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης για την ενίσχυση ενός RNA γονίδιο 16S ριβοσωμικού. Το προϊόν ενισχύσεως κατεργάζεται ανεξάρτητα 6 διαφορετικές ενδονουκλεάσες περιορισμού. Όλα έχουμε χρησιμοποιήσει τετρανουκλεοτιδική θέση αναγνώρισης ενδονουκλεάσης περιορισμού, η οποία επιτρέπει την απόκτηση από 3 έως 8 θραυσμάτων DNA που προκύπτουν από τη διάσπαση του προϊόντος ενίσχυσης, που έχει μήκος περίπου 1500 bp. ένζυμο περιορισμού και χρησιμοποιήθηκαν Sse9I Tru9I είναι αντιστοίχως θέσεις αναγνώρισης ΑΑΤΤ και ΤΤΑΑ λαμβάνοντας υπόψη ότι BsuRI και MspI ενζύμου περιορισμού θέσεις κοπής των GGCC και CCGG. θέσεις αναγνώρισης ενζύμου περιορισμού BstMBI και RsaI, αντίστοιχα GATC και GTAC, περιέχει στη σύνθεσή του και τα τέσσερα νουκλεοτίδια. Μια τέτοια επιλογή των ενδονουκλεάσες περιορισμού έχει, κατά την άποψή μας, παρέχουμε ευελιξία στην ταυτοποίηση των μικροοργανισμών που έχουν και τα δύο στα σύνορα της πλούσιος ή GC- πλούσια γονιδιώματα. Από ποσοτική άποψη, η χρήση του μόνο έξι διαφορετικούς περιορισμούς πιστεύουμε ότι η βέλτιστη, δεδομένου ότι η χρήση των ενδονουκλεάσες περιορισμού 1 ή 3, όπως προτείνεται σε διάφορες μελέτες [10,15] δεν μπορεί να ανιχνεύσει πολυμορφισμούς για την αναγνώριση των στενά συνδεδεμένη οργανισμών ή, εναλλακτικά, να οδηγήσει σε πολύ μεγάλες διαφορές iz για μία ή περισσότερες τυχαίες μεταλλάξεις. Ωστόσο, η χρήση των 10 διαφορετικών περιορισμός δεν ενδονουκλεάσες προκαλέσει μια πρόσθετη ανίχνευση πολυμορφισμού μήκους των θραυσμάτων περιορισμού DNA είναι σαφώς πλεονάζουσες [9].
Το Σχήμα 1 δείχνει το προσομοιώνεται χρησιμοποιώντας έναν περιορισμό εικόνα υπολογιστή genov16S RNA, έχουμε προτείνει μια σειρά από έξι ένζυμα περιορισμού (Sse9I, Tru9I, BsuRI, MspI, BstMBI και RsaI). Γονίδια του 16S RNA λαμβάνονται στην γενετική τράπεζα αλληλουχιών ακολουθίας. Η επιλογή των μικροοργανισμών ήταν αρκετά τυχαία. Όλα τα βακτηρίδια ανήκουν σε διαφορετικά γένη και αντιπροσωπεύουν τόσο αρνητικούς κατά gram όσο και gram-θετικούς μικροοργανισμούς. Μπορεί να φανεί ότι για όλους τους μικροοργανισμούς υπάρχει ένα μοναδικό μοτίβο ενός συνόλου ενζύμων περιορισμού. Ο αριθμός των θραυσμάτων DNA κυμαίνεται από 23 έως 30 (το μήκος των θραυσμάτων μικρότερο από 100 ζεύγη νουκλεοτιδίων δεν λαμβάνεται υπόψη). Αποτελέσματα του υπολογισμού της επί τοις εκατό ταυτότητας των μηκών των θραυσμάτων DNA (θραύσμα περιορισμού θεωρούνται ταυτόσημα μήκη διαφέρουν κατά όχι περισσότερο από 5%) για διαφορετικά ζεύγη των μικροοργανισμών φαίνονται στον Πίνακα 1. Αυτός ο πίνακας δείχνει μόνο ένα μέρος των πιθανών ζευγών των μικροοργανισμών που φαίνεται στο Σχ. 1. Ωστόσο, τα παρουσιαζόμενα αποτελέσματα σύγκρισης είναι αρκετά τυπικά και επιτρέπουν σε κάποιον να δει ότι η ποσοστιαία ταυτότητα των μήκους θραυσμάτων DNA συνήθως κυμαίνεται από 12-28% για τους εκπροσώπους διαφορετικών μικροβιακών γενεών. Έτσι, τα δεδομένα που παρουσιάζονται δείχνουν ότι τα πρότυπα περιορισμού των γονιδίων 16S RNA από το σύνολο περιοριστικών ενζύμων που προτείνεται από εμάς μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάση για την αναγνώριση του γενικού βοηθητικού των βακτηριακών κυττάρων.

Το Σχ. 1. Θεωρητικά υπολογισμένη μοτίβο του ηλεκτροφορητικού διαχωρισμού των προϊόντων γονιδιακής ενίσχυσης 16S RNA μετά από κατεργασία με ένζυμα περιορισμού Sse9I (1), Tru9I (2), BsuRI (3), MspI (4), BstMBI (5) και RsaI (6). Διαδρομές Μ - δείκτης μοριακού βάρους

Η τιμή του 16S RNA στην ταξονομία. Μοριακός υβριδισμός του 16S RNA.

Μοριακός υβριδισμός του 16S rRNA. Το προκαρυωτικό ριβόσωμα αποτελείται από 3 υπομονάδες, μεγάλες (23S), (5S) και (16S). Gene 16S Το rRNA έχει τις ακόλουθες ιδιότητες, σημαντικές στη φυλογένεση:

1. RNA Τα ριβοσώματα είναι καθολικά για διάφορα είδη, όπως τα ίδια τα ριβοσώματα. 2. Μόριο Το 16S rRNA είναι συντηρητικό και λιγότερο υποκείμενο σε αλλαγές στην πορεία της βιολογικής εξέλιξης. Ο ρυθμός μεταβολής του γονιδίου 16S rRNA σε διαφορετικά συμβιωτικά βακτηρίδια ήταν 2-4% των υποκαταστάσεων νουκλεοτιδίων εντός των 60 μΙ.3. γονίδιο 16S Το rRNA έχει τόσο υπερ-συντηρητικούς όσο και μεταβλητούς τομείς (τομείς), γεγονός που καθιστά δυνατή την αξιολόγηση των απομακρυσμένων και στενών σχετικών σχέσεων.4. Επιπλέον Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι τα cystron rRNA δεν εμπλέκονται στις διεργασίες της γενετικής μεταφοράς μεταξύ ειδών.5. Το μέγεθος (στα προκαρυωτικά είναι περίπου 1550-1640 bp) είναι βέλτιστη από την άποψη της μείωσης των στατιστικών σφαλμάτων. Η πλήρης αλληλουχία μπορεί να προσδιοριστεί σε μια αλληλουχία με τη μέθοδο Sanger.Σύγκριση καταλόγων νουκλεοτιδίων. Η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του '80 και είχε μεγάλη ιστορική σημασία στη συστηματοποίηση των βακτηρίων. Σε αυτή την περίπτωση, το μόριο RNA (16S rRNA) υποβλήθηκε σε επεξεργασία με ριβονουκλεάση Τ, η οποία διασπά το μόριο πάνω από τα υπολείμματα της γουανίνης. Το μέγεθος των θραυσμάτων που ελήφθησαν δεν ήταν περισσότερο από 20 νουκλεοτίδια. Τα προκύπτοντα ολιγονουκλεοτίδια διαχωρίστηκαν με ηλεκτροφόρηση 2-μερών, υποβλήθηκαν σε προσδιορισμό αλληλουχίας και κατασκεύασαν έναν κατάλογο που συγκεκριμένα χαρακτήριζε το μόριο rRNA. Κατά τη σύγκριση των καταλόγων, λαμβάνονται υπόψη θραύσματα μήκους τουλάχιστον 6 νουκλεοτιδίων. Εφαρμόζοντας τους συντελεστές ομοιότητας μεταξύ των καταλόγων, κατασκευάστηκε αρχικά ένα γενικό φυλογενετικό δέντρο για προκαρυώτες. Ribopprinting. Η μέθοδος βασίζεται στην ανάλυση περιορισμού των γονιδίων rRNA. Για να γίνει αυτό, απομονώστε το ολικό DNA από το κελί. Δύο εκκινητές ομόλογοι με τις εξαιρετικά διατηρημένες πλευρικές περιοχές του 16S rRNA (μικρό υπομονάδας-s rDNA) του γονιδίου λαμβάνονται και εκτελείται PCR. Τα θραύσματα υφίστανται κατεργασία με αρκετές ενδονουκλεάσες περιορισμού και τα προϊόντα περιορισμού για κάθε μια από τις ενδονουκλεάσες διαχωρίζονται σε πήκτωμα αγαρόζης μαζί με το προφίλ μεγέθους του ϋΝΑ. Ο πολυμορφισμός των μηκών των θραυσμάτων οφείλεται στο γεγονός ότι μερικές από τις θέσεις περιορισμού εμπίπτουν στις συντηρητικές περιοχές του γονιδίου και κάποιες από αυτές στις μεταβλητές περιοχές. Ταυτόχρονα, ορισμένα τμήματα θα είναι κοινά για όλα τα είδη του δείγματος. Με τον αριθμό των κοινών και διαφορετικών θραυσμάτων, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η γενετική απόσταση μεταξύ των ειδών. Η χρήση 12 περιοριστικών ενζύμων με θέσεις αναγνώρισης μήκους 4 νουκλεοτιδίων επιτρέπει την κάλυψη του 10-15% του μήκους του γονιδίου 16S rRNA με ανάλυση, χωρίς να καταφεύγει στην αλληλουχία.

Αγαπητέ μικρόβιο

Valery Poroiko,
Ph.D., Πανεπιστήμιο του Σικάγο, Τμήμα Γενικής Χειρουργικής
Δημοφιλής Μηχανική № 4, 2008

Μόλις πριν από εκατό χρόνια, τα μικρόβια που ζούσαν στο ανθρώπινο έντερο θεωρήθηκαν ελεύθεροι επιβλαβείς οργανισμοί και παράσιτα. Τα τελευταία χρόνια, η ανθρώπινη μικροβιοτική έχει ονομαστεί ένα είδος οργάνου του σώματός μας, απαραίτητο για την κανονική ζωή του σώματος.

Δεδομένου ότι ο χρόνος της Pasteur γνωστό ότι το γαστρεντερικό σωλήνα του ανθρώπου - είναι ουσιαστικά ο τύπος ροής βιοαντιδραστήρα κατά την οποία ένα πλήθος μικροοργανισμών κατοικούν. Η στάση των επιστημόνων απέναντι στην εντερική μικροχλωρίδα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου έχει αλλάξει ριζικά. Εκατό χρόνια πριν, ο μεγάλος Ilya Mechnikov, ο ιδρυτής της σύγχρονης θεωρίας της ασυλίας, για τη δημιουργία του οποίου έλαβε το βραβείο Νόμπελ (για δύο άτομα με την αδιάλλακτη τον αντίπαλό του, δεν είναι λιγότερο από ό, τι η μεγάλη Paul Ehrlich), πρότεινε ακόμη την αφαίρεση του παχέος εντέρου ως ένας τρόπος για την παράταση της ζωής. Και εκείνοι στους οποίους το μέτρο αυτό φαίνεται πολύ ριζοσπαστικό, συνιστάται να πιει άφθονο γιαούρτι για να εκτοπίσει την επιβλαβείς, κατά τη γνώμη του, τα μικρόβια ευεργετική γαλακτοβάκιλλοι. Σε μισό αιώνα το μάθημα έχει αλλάξει κατά 180 μοίρες. Αποδείχθηκε ότι οι φυσιολογική εντερική μικροχλωρίδα, καθώς και το δέρμα και τους βλεννογόνους να εκτελέσει πολλές χρήσιμες λειτουργίες - για παράδειγμα, καταστέλλουν ζωτικές λειτουργίες του σώματος συνεχώς επιτίθενται παθογόνα. Και τα τελευταία χρόνια, οι πιο τολμηροί από μικροβιολόγους έχουν προχωρήσει περισσότερο, δηλώνοντας πρόσωπο και συμβιωτική τα μικρόβια της ενιαίας υπεροργανισμού.

Η ανάπτυξη μεθόδων μοριακής βιολογίας οδήγησε τους επιστήμονες σε ένα νέο επίπεδο κατανόησης των διαδικασιών συμβίωσης του ανθρώπου και της μικροχλωρίδας του, οι οποίες φάνηκαν καλά μελετημένες και από την περαιτέρω μελέτη που δεν περίμεναν ιδιαίτερες εκπλήξεις. Η ταχεία αύξηση της ταχύτητας και η μείωση του κόστους των μεθόδων προσδιορισμού της αλληλουχίας του DNA (προσδιορισμός της αλληλουχίας νουκλεοτιδίων της) και η παράλληλη ανάπτυξη της ισχύος του προσωπικού υπολογιστή και η ανάπτυξη του Internet έκαναν δυνατή την ανάλυση πληροφοριών σε μεγάλα τμήματα γονιδιωμάτων. Μετά την αποκρυπτογράφηση των χρωμοσωμάτων εκατοντάδων ειδών μεμονωμένων βακτηρίων, εμφανίστηκε μια νέα προσέγγιση στη γενετική των μικροοργανισμών: μια προσέγγιση του πληθυσμού: η ανάλυση των γονιδίων όλων των βακτηρίων που κατοικούσαν σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Φυσικά, ο πληθυσμός του «ανθρώπινου βιοαντιδραστήρα» αποδείχθηκε ότι είναι ένας από τους πιο σημαντικούς για τη μελέτη μικροβιακών πληθυσμών.

Το πρώτο έργο, το οποίο έκανε μια εντελώς νέα ματιά στην εντερική μικροβιοτική, δημοσιεύθηκε το 1999 από ομάδα επιστημόνων του Εθνικού Ινστιτούτου Αγρονομικών Ερευνών (Γαλλία) και του Πανεπιστημίου του Reading (Ηνωμένο Βασίλειο). Οι συγγραφείς αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν τη μέθοδο προσδιορισμού αλληλουχίας γονιδίων 16S RNA για να μελετήσουν τον μικροβιακό εντερικό πληθυσμό (βλ. Πλευρική γραμμή).

16S PHK - ταυτοποίηση βακτηρίων

Το πρώτο στάδιο του προσδιορισμού των μικροοργανισμών είναι η καλλιέργειά τους σε θρεπτικά μέσα. Αλλά πολλά μικρόβια δεν θέλουν να αναπτυχθούν σε κανένα μέσο

Σύγχρονες τεχνικές
Μελέτη προηγουμένως απρόσιτες μη καλλιεργήσιμων βακτηρίων και να αρχίσει να επιβάλει την τάξη στην εντελώς σύγχυση ταξονομία ήδη γνωστά προκαρυωτικά κατέστη δυνατή με την ανάπτυξη της βιοπληροφορικής και την έλευση των σύγχρονων τεχνικών μοριακής βιολογίας - PCR επιτρέπει σε κάποιον περιοχής DNA για να λάβουν δισεκατομμύρια αντίγραφα, κλωνοποίηση του επιλεγμένου γονιδίου σε βακτηριακά πλασμίδια και προσδιορισμού αλληλουχίας αλληλουχίες μεθοδολογίες νουκλεοτίδια που λαμβάνονται σε επαρκή ποσότητα για ανάλυση. Ένα ιδανικό δείκτη για την ταυτοποίηση των μικροοργανισμών αποδείχθηκε γονιδίου που κωδικοποιεί 16S ριβοσωμικού RNA (κάθε μία από τις δύο ριβοσωματικών υπομονάδων - εργαστήρια σύνθεση κυτταρικής πρωτεΐνης - αποτελείται από συνυφασμένες αλυσίδες μορίων πρωτεΐνης και ριβονουκλεϊκά οξέα).

Τέλειος δείκτης
Αυτό το γονίδιο είναι στο γονιδίωμα όλων των γνωστών βακτηρίων και αρχαίων, αλλά απουσιάζει από ευκαρυωτικά κύτταρα και τους ιούς, και αν βρείτε χαρακτηριστική ακολουθία του νουκλεοτιδίων - είστε βέβαιοι ότι έχετε να κάνετε με τα γονίδια των προκαρυωτικών. Αυτό το γονίδιο έχει και συντηρητικές θέσεις, το ίδιο για όλους τους προκαρυώτες, και το ειδικό για τα είδη. Συντηρητικές οικόπεδα είναι για την πρώτη αλυσίδα σταδίου της αντίδρασης πολυμεράσης - προσθήκη του DNA στόχου στους εκκινητές (τμήματα DNA σπόρων στα οποία μελετήθηκε νουκλεοτιδικής αλυσίδας πρέπει να ενταχθούν για να ξεκινήσει την ανάλυση το υπόλοιπο της αλληλουχίας) και τα είδη-ειδική - για ταυτοποίηση ειδών. Ο βαθμός ομοιότητας μεταξύ ειδικών ειδών θέσεων αντικατοπτρίζει την εξελικτική σχέση διαφορετικών ειδών. Για κλωνοποίηση και μετέπειτα ανάλυση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ίδιο ριβοσωμικό RNA, το οποίο σε οποιοδήποτε κύτταρο υπάρχει σε μεγαλύτερη ποσότητα από το αντίστοιχο γονίδιο. Οι νουκλεοτιδικές αλληλουχίες του 16S RNA όλων των γνωστών βακτηρίων και των αρχαίων είναι γενικά διαθέσιμες. Οι προσδιορισμένες αλληλουχίες συγκρίνονται με εκείνες που βρίσκονται σε βάσεις δεδομένων και αναγνωρίζουν τα είδη του βακτηρίου ή δηλώνουν ότι ανήκουν σε ένα μη καλλιεργημένο είδος.

Νέα συστηματική
Πρόσφατα έγινε μια εντατική αναθεώρηση της παλαιάς, φαινοτυπικής ταξινόμησης των βακτηριδίων βάσει ελαφρώς τυποποιημένων κριτηρίων - από την εμφάνιση των αποικιών στις προτιμήσεις των τροφίμων και την δυνατότητα βαφής με διαφορετικές βαφές. Η νέα συστηματική βασίζεται σε μοριακά κριτήρια (16S RNA) και μόνο μερικώς επαναλαμβάνεται φαινοτυπικά.

Τι έχουμε μέσα μας

Οι αλληλουχίες κωδικοποίησης του 16S RNA με αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) αποσύρθηκε απ 'ευθείας από το «περιβάλλον» - 125 mg ανθρώπινης, συγγνώμη, κόπρανα εισήχθη στο πλασμίδιο Ε coli (όχι επειδή εντερική, και επειδή Escherichia coli - ένα από τα αγαπημένα workhorses των μοριακών βιολόγων) και πάλι απομονωμένο από την καλλιέργεια των πολλαπλασιασμένων βακτηρίων. Έτσι δημιουργήθηκε μια βιβλιοθήκη 16S RNA γονιδίων για όλους τους μικροοργανισμούς στο δείγμα. Μετά από αυτό, 284 κλώνοι επιλέχθηκαν τυχαία και προσδιορίστηκαν η αλληλουχία τους. Αποδείχθηκε ότι μόνο το 24% των προκύπτων ακολουθιών 16S RNA ανήκε σε προηγουμένως γνωστούς μικροοργανισμούς. Τα τρία τέταρτα των μικροχλωρίδα που βρίσκεται στο έντερο του κάθε ανθρώπου, περισσότερο από εκατό χρόνια έχουν αποφύγει την προσοχή των ερευνητών, οπλισμένοι με τις μεθόδους της κλασικής μικροβιολογίας! Οι επιστήμονες απλά δεν μπορούσε να βρει τις συνθήκες για την καλλιέργεια αυτών των βακτηρίων, επειδή η πιο παιχνιδιάρικη κάτοικοι του εντέρου αρνήθηκε να ανταποκριθεί στις παραδοσιακές μικροβιακή περιβάλλοντα.

Μέχρι σήμερα, με τη χρήση μοριακών μεθόδων, έχει διαπιστωθεί ότι 10 από τα 70 μεγάλα βακτηριακά taxa είναι παρόντα στο μικροβιακό ενήλικο. Περίπου το 90% των μικροβίων μας ανήκουν στον τύπο Firmicutes (αυτό περιλαμβάνει, για παράδειγμα, το περίφημο γαλακτοβάκιλλοι - το κύριο «ενόχους» οξίνισης του γάλακτος) και Bacteroidetes - υποχρεωτικά αναερόβια (οργανισμούς που μπορούν να ζήσουν μόνο με την απουσία οξυγόνου), τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά ως δείκτης της ρύπανσης φυσικά λύματα ύδρευσης. Το υπόλοιπο 10% του πληθυσμού κατανέμονται μεταξύ taxa Πρωτεοβακτηρίων (σε αυτά περιλαμβάνονται, μεταξύ άλλων, E. coli), Ακτινοβακτηρίων (από ένα από τα είδη των Actinomycetes αντιβιοτικού στρεπτομυκίνης απομονώθηκε), Fusobacteria (κανονική κάτοικοι της στοματικής κοιλότητας και προκαλούν συχνά περιοδοντίτιδα), Verrucomicrobia (πρόσφατα σε γεωθερμική πηγή ανακαλύφθηκε τη μορφή μικροβίων που τρέφονται με μεθάνιο, που αφθονούν στο έντερο οφείλεται σε άλλους μικροοργανισμούς), κυανοβακτήρια (είναι ακόμα συχνά αναφέρεται ως το παλιό - «μπλε-πράσινα φύκια»), σπειροχαίτες (ευτυχώς nd, δεν χλωμό), Synergistes και VadinBE97 (τι είδους ζώα, να ζητήσει από τους δημιουργούς της νέας ταξινόμησης των προκαρυωτικά).

Μικροβιακά σε μας περισσότερο από τον άνθρωπο

Για το σκοπό αυτό, η πιο αυτοματοποιημένη, μηχανογραφημένη και την τεχνολογία αλληλούχισης DNA υψηλής απόδοσης, δίνοντας την ευκαιρία να αναλύσει την μικρή ακολουθία νουκλεοτιδίων, συγκεντρώνουν το παζλ αρκετών επικαλυπτόμενων «γράμματα» στα άκρα αυτών των τόπων επανειλημμένα για να επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία για κάθε κομμάτι του γονιδιώματος και να λαμβάνει μεταγραφές των μεμονωμένων γονιδίων και τα χρωμοσώματα με ταχύτητα μέχρι 14 εκατομμύρια νουκλεοτίδια ανά ώρα - τάξεις μεγέθους γρηγορότερα από ό, τι έγινε μόλις πριν από λίγα χρόνια. Έτσι, βρέθηκε ότι η εντερική μικροχλωρίδα έχει περίπου 100 τρισεκατομμύρια βακτηριακά κύτταρα - περίπου δέκα φορές περισσότερο από το συνολικό αριθμό των ανθρώπινων κυττάρων στο σώμα.

Το σύνολο των γονιδίων που απαρτίζουν το βακτηριακό μεταγενές είναι περίπου εκατό φορές μεγαλύτερο από το σύνολο των γονιδίων του ανθρώπινου σώματος. Αν μιλάμε για τον όγκο των βιοχημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται στον μικροβιακό πληθυσμό, επαναλαμβάνει επανειλημμένα τον όγκο των βιοχημικών αντιδράσεων στο ανθρώπινο σώμα.

Βακτηριακή «αντιδραστήρα» υλοποιεί σε μια αλυσίδα μεταβολική ξενιστή ότι αυτό δεν είναι ικανό να υποστηρίξει τον εαυτό - για παράδειγμα, η σύνθεση των βιταμινών και των προδρόμων τους, η αποσύνθεση μερικών τοξίνες, αποσύνθεση της κυτταρίνης προς εύπεπτα πολυσακχαρίτες (στα μηρυκαστικά), κλπ...

Από τη βρεφική ηλικία μέχρι τη γήρανση

Παρά το γεγονός ότι η σύνθεση ειδών των εντερικών μικροοργανισμών είναι μάλλον μονότονη, η ποσοτική αναλογία των αντιπροσώπων ορισμένων συστηματικών ομάδων στην μικροβιοτική των διαφορετικών ανθρώπων μπορεί να ποικίλει σημαντικά. Αλλά τι είναι μια φυσιολογική εντερική μικροχλωρίδα και ποιοι είναι οι τρόποι σχηματισμού της;

Αυτή η ερώτηση απαντήθηκε στο έργο του 2007 μιας ομάδας Αμερικανών βιολόγων με επικεφαλής τον Patrick Brown του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ. Παρακολούθησαν το σχηματισμό μικροβίων σε 14 νεογνά κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους ζωής. Οι συγγραφείς κατάφεραν να δημιουργήσουν αρκετές πηγές αποικισμού της γαστρεντερικής οδού. Η μικροχλωρίδα των μωρών ήταν παρόμοια με τη μικροχλωρίδα της μητέρας: δείγματα κολπικών, κοπράνων ή μικροχλωρίδας του μητρικού γάλακτος. Ανάλογα με τις πηγές αποικισμού, στην μικροχλωρίδα των εντέρων των βρεφών κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους ζωής, κυριαρχούσαν διάφορα είδη. Αυτές οι διαφορές παρέμειναν σημαντικές καθ 'όλη τη διάρκεια της μελέτης, αλλά από την ηλικία ενός έτους εμφανίστηκαν τα χαρακτηριστικά του σχηματισμού ενός ενήλικου μικροβιοτύπου. Ενδιαφέροντα δεδομένα ελήφθησαν χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι δίδυμων. Η μικροχλωρίδα τους ήταν σχεδόν πανομοιότυπη στη σύνθεση και άλλαξε με τον ίδιο τρόπο. Αυτό το εύρημα αποκάλυψε τον τεράστιο ρόλο του ανθρώπινου συστατικού του ζεύγους "μικροβιοτικά-ξενιστές" στο σχηματισμό του πληθυσμού εντερικής μικροχλωρίδας. Για την καθαρότητα του πειράματος, φυσικά, θα πρέπει να έχουν ξεχωριστή μωρά ακόμα στο νοσοκομείο (από τον τρόπο, μια υπέροχη ιστορία για την ινδική ταινία! Χρόνια αργότερα, τα δίδυμα να γνωρίσουν ο ένας τον άλλον για την ανάλυση της μικροχλωρίδας.). Αλλά τα στοιχεία άλλες μελέτες επιβεβαίωσαν την υπόθεση ότι το άτομο, συμπεριλαμβανομένων των κληρονομικών, χαρακτηριστικά ανθρώπινη βιοχημεία έχουν μεγάλη επιρροή στη σύνθεση της μικροχλωρίδας του.

Λεπτό και παχύ

Μελέτες που διεξήχθησαν στο εργαστήριο του Jeffrey Gordon (Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, St. Louis, ΜΟ), θα συνδέσει την ποικιλομορφία των βακτηρίων του γαστρεντερικού σωλήνα με την διατροφή και τα χαρακτηριστικά του ατόμου μεταβολισμού. Τα αποτελέσματα του πειράματος δημοσιεύθηκαν στο τεύχος Δεκεμβρίου του περιοδικού Φύση για το έτος 2006. Το ετήσιο πείραμα πρότεινε την καθιέρωση μιας συσχέτισης μεταξύ του υπερβολικού βάρους σε ένα άτομο και της σύνθεσης του μικροβιακού πληθυσμού του εντέρου του. Μια δωδεκάδα ατόμων που συμφώνησαν να βάλουν τις κοιλότητες τους στον βωμό της επιστήμης χωρίστηκαν σε δύο ομάδες. Ένα χωριό με δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά, το δεύτερο - με χαμηλή περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες. Όλα από τους εθελοντές έχασαν βάρος, και την ίδια στιγμή έχουν αλλάξει την αναλογία των δύο κύριες ομάδες των εντερικών μικροοργανισμών: ο αριθμός των κυττάρων των Firmicutes μειώθηκε, ενώ ο αριθμός των Bacteroidetes, αντιθέτως, αυξήθηκε. Σε μια δίαιτα με χαμηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, η αλλαγή αυτή έγινε πιο αισθητή αργότερα - μετά την απώλεια του 6% του βάρους και τη δίαιτα χαμηλών υδατανθράκων - μετά την απώλεια των πρώτων χιλιογράμμων (2% του αρχικού σωματικού βάρους). Την ίδια στιγμή, η αλλαγή στη σύνθεση της μικροχλωρίδας ήταν ακόμη πιο έντονη, τόσο μικρότερο ήταν το βάρος των συμμετεχόντων στο πείραμα.

Καταπολέμηση της παχυσαρκίας

Τα αποτελέσματα των περαιτέρω μελέτη από τους επιστήμονες αλλάξετε το μικροβιακό οργανισμό ποντικού-συμβιωτική (βλ. Κουτί «Δοκιμάστηκε σε ποντίκια») επιβεβαίωσε έξοχα την υπόθεση ότι η μικροχλωρίδας των παχύσαρκων ατόμων ενισχύει την βαθιά επεξεργασία των τροφίμων. Σύγκριση των δειγμάτων κοπράνων DNA παχύσαρκα και φυσιολογικά ποντίκια έδειξαν ότι τα μικρόβια παχύσαρκα ποντίκια κορεσμένο γονίδια των ενζύμων που επιτρέπουν πιο αποσυντίθενται αποτελεσματικά πολυσακχαρίτες. Έντερο παχύσαρκα ποντίκια περιείχε ένα μεγάλο αριθμό των τελικών προϊόντων ζύμωσης - ενώσεις του οξικού και του βουτυρικού οξέα, το οποίο δείχνει μια πιο λεπτομερή συστατικά επεξεργασίας τροφίμων. (! Από τη λέξη «θερμίδες») θερμιδομέτρηση ανάλυση των δειγμάτων επιβεβαίωσε ότι η καρέκλα του ποντικού: καρεκλάκι ob / ob ποντίκια που περιέχονται λιγότερες θερμίδες από ό, τι σε ποντίκια άγριου τύπου που δεν αφομοιώθηκαν πλήρως την ενέργεια από τις τροφές.

Εκτός από τις σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το στοιχείο «μικρόβιο» των δημιουργών της παχυσαρκίας ήταν σε θέση να αποδείξει τη θεμελιώδη ομοιότητα μεταξύ της μικροχλωρίδας των παχύσαρκων ανθρώπων και ποντικών, που ανοίγει νέες προοπτικές στη μελέτη του προβλήματος του υπερβολικού βάρους, και, ενδεχομένως, να λύσει αυτό το πρόβλημα με «μεταφορά» υγιή μικροχλωρίδα ή τη σύστασή της σε ασθενείς που πάσχουν από παχυσαρκία.

Δοκιμασμένο σε ποντίκια

Και με εξάντληση

Το γεγονός ότι η μικροχλωρίδα μπορεί να διαχειριστεί το μεταβολισμό υποδοχής δεν είναι πλέον υπό αμφισβήτηση. Η έρευνα του εργαστηρίου του Gordon, αφιερωμένη στο πρόβλημα του υπερβολικού βάρους, επέτρεψε τη μεταφορά της γέφυρας στη θεραπεία μεταβολικών ασθενειών. Μεταξύ αυτών συγκαταλέγονται οι συνήθεις τύποι εξάντλησης, που επηρεάζουν παιδιά ηλικίας από ένα έως τέσσερα χρόνια σε φτωχές χώρες με τροπικό κλίμα, όπως ο μαρασμός (για τον μαρασμό, αυτή η λέξη έχει μόνο μια γλωσσική σχέση: ελληνική. marasmoz κυριολεκτικά σημαίνει εξάντληση, εξαφάνιση) και kwashiorkor (στη γλώσσα μιας από τις φυλές της Γκάνας kwashiorkor - "το κόκκινο αγόρι"). Η εμφάνιση των ασθενειών που συνδέονται με την έλλειψη πρωτεϊνών και βιταμινών κατά τη μετάβαση από το θηλασμό στην ενήλικη τροφίμων. Αλλά οι ασθένειες επιδρούν επιλεκτικά στα παιδιά, των οποίων οι αδελφοί και οι αδελφές δεν αντιμετώπισαν προβλήματα με τη μετάβαση σε μια παραδοσιακή διατροφή για την περιοχή. Μελέτες έχουν δείξει ότι η εντερική μικροχλωρίδα των άρρωστων παιδιών είναι πολύ διαφορετική από τη μικροχλωρίδα των γονέων τους, καθώς και η μικροχλωρίδα υγιών αδέλφια. Πρώτα απ 'όλα σημείωσε την σχεδόν πλήρη απουσία εντερικών πληθυσμών των Bacteroidetes και της κυριαρχίας των σπάνιων ειδών που ανήκουν στους τύπους των Πρωτεοβακτηρίων και Fusobacteria. Μετά τα άρρωστα παιδιά (προσέχοντας να μην υπερβολική δόση!) Πάχυνση σκληρή πρωτεΐνη τρόφιμα, μικροχλωρίδα τους γίνεται παρόμοια με την κανονική, όπως συγγενείς, με υπεροχή των Bacteroidetes και Firmicutes.

Πρόσφατες μελέτες όχι μόνο άλλαξε ριζικά τις επικρατούσες αντιλήψεις της ανθρώπινης εντερικής μικροχλωρίδας, αλλά συνέβαλε επίσης στην εμφάνιση της έννοιας, η οποία θεωρεί την εντερική μικροχλωρίδα ως πρόσθετη πολυκύτταρων «σώμα» του ανθρώπου. Ένα όργανο που αποτελείται από διαφορετικές κυτταρικές γραμμές, ικανές να επικοινωνούν μεταξύ τους καθώς και με τον ξενιστή οργανισμό. Body, ανακατανομή ροές ενέργειας, τη διεξαγωγή σημαντικών φυσιολογικών αντίδρασης ποικίλει υπό την επίδραση του περιβάλλοντος και αυτο-ίασης με τις αλλαγές που προκαλούνται από εξωτερικές συνθήκες. Συνεχίζεται η έρευνα «βακτηριακή σώμα» μπορεί και πρέπει να οδηγήσει στην κατανόηση των νόμων της λειτουργίας της, η δημοσιοποίηση των ευαίσθητων τις σχέσεις του με το κράτος και, κατά συνέπεια, την εμφάνιση νέων μεθόδων για την καταπολέμηση ασθενειών του ανθρώπου με στοχευμένη θεραπεία δυσλειτουργιών του metaorganizma δύο συνιστώσες.

Ανάλυση του RNA 16s

Ρινοσωμικά ριβονουκλεϊνικά οξέα (rRNA) - αρκετά μόρια RNA που αποτελούν τη βάση του ριβοσώματος. Η κύρια λειτουργία του rRNA είναι η εφαρμογή της διαδικασίας μετάφρασης - ανάγνωση πληροφοριών από mRNA με προσαρμογή των μορίων tRNA και κατάλυση του σχηματισμού πεπτιδικών δεσμών μεταξύ των προσαρτημένων αμινοξέων του tRNA.

Περιεχόμενα

Ribosomal υποστρώματα και ονοματολογία του rRNA

Σε ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες ακέραιων ριβοσωμάτων παρατηρείται ότι αποτελούνται από δύο υπο-σωματίδια διαφορετικών μεγεθών.

Η αναλογία των μαζών των υποτύπων είναι

2: 1. μάζα, με τη σειρά του, που εκφράζεται σε σταθερές μετρηθεί άμεσα καθίζησης (ρυθμός καθίζησης σε μονάδες Svedberg, S) σε ultratsentrifugovanii, και είναι αυτή η παράμετρος ήταν η βάση για ονοματολογία rRNA και ριβοσώματα και ριβοσωματικές υπομονάδες: ονομασίες τύπου που χρησιμοποιείται

Για παράδειγμα, το ριβοσωματικό προκαρυωτικό RNA με συντελεστή καθίζησης 16 μονάδων Svedberg χαρακτηρίζεται ως 16S rRNA.

Από συντελεστές καθίζησης εξαρτάται όχι μόνο από το μοριακό βάρος, αλλά και σχετικά με το σχήμα των σωματιδίων, οι συντελεστές καθίζησης των διαστάσεως προσθετική: για παράδειγμα, βακτηριακών ριβοσωμάτων με το μοριακό βάρος

3 * 10 6 Dalton έχει συντελεστή καθίζησης 70S, ο οποίος δηλώνεται ως 70S και διαχωρίζεται σε υπομονάδες 50S και 30S:

Τα ριζοσωματικά υποτμήματα περιέχουν ένα μόριο rRNA μεγάλου μήκους, η μάζα του οποίου είναι

1/2 - 2/3 της μάζας του ριβοσωματικού υποτύπου, έτσι, στην περίπτωση των βακτηριακών ριβοσωμάτων 70S, το υποστύλωμα 50S περιέχει 23S rRNA (μήκος

3000 νουκλεοτίδια) και το υποσύνολο 30S περιέχει 16S rRNA (μήκος

1500 νουκλεοτίδια). μεγάλη ριβοσωματική υπομονάδα εκτός από το «μακρύ» rRNA περιέχει επίσης ένα ή δύο «μικρή» rRNA (5S rRNA του βακτηριακού 50S ριβοσωμική υπομονάδες ή 5S και 5.8S rRNA bolshii ευκαρυωτικό υπομονάδες ριβοσωματικές).

Σύνθεση

Το ριβοσωματικό RNA αντιπροσωπεύει μεγάλο ποσοστό (έως 80%) του συνολικού κυτταρικού RNA, μια τέτοια ποσότητα rRNA απαιτεί έντονη μεταγραφή των γονιδίων κωδικοποίησης. Αυτή η ένταση παρέχεται από μεγάλο αριθμό αντιγράφων των γονιδίων που κωδικοποιούν rRNA: σε ευκαρυωτικά υπάρχουν αρκετές εκατοντάδες (

200 ζύμες) σε δεκάδες χιλιάδες (για διάφορες γραμμές βαμβακιού αναφέρθηκαν 50 - 120 χιλιάδες αντίγραφα) των γονιδίων που οργανώνονται σε συστοιχίες αλληλοδιαδόχων επαναλήψεων.

Στους ανθρώπους, τα γονίδια που κωδικοποιούν το rRNA οργανώνονται επίσης σε ομάδες επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών που βρίσκονται στις κεντρικές περιοχές των χρωμοσωμάτων βραχέα βραχίονα 13, 14, 15, 21 και 22.

Συντίθενται από την RNA πολυμεράση Ι ως ένα μακρύ μόριο προ-ριβοσωματικού RNA, το οποίο κόβεται σε ξεχωριστά RNAs, τα οποία αποτελούν τη βάση των ριβοσωμάτων. Στα βακτήρια και τα αρχαία, η αρχική μεταγραφή περιλαμβάνει συνήθως τα 16S, 23S και 5S rRNA, μεταξύ των οποίων εντοπίζονται οι προ-rRNA αλληλουχίες που αφαιρούνται κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας. Συνήθως, ένα ή περισσότερα γονίδια tRNA εντοπίζονται μεταξύ των γονιδίων 16S και 23S rRNA. Έτσι, στο Ε. Coli το αρχικό μεταγραφή μιας τέτοιας ομάδας γονιδίων έχει την ακόλουθη αλληλουχία:

(16S rRNA) - (1-2 tRNA) - (23S rRNA) - (5S rRNA) - (0-2 tRNA)

Ένα τέτοιο μετάγραφο διαιρείται σε θραύσματα προ-rRNA και tRNA με ριβονουκλεάση III.

Στους ευκαρυώτες, 18S, 5.8S rRNA και 25/28 συν-μεταγράφονται από RNA πολυμεράση Ι, ενώ το 5S rRNA γονιδίου transkibiruetsya RNA πολυμεράσης III.

Στους ευκαρυώτες, τα γονίδια συγκέντρωση χώρο που κωδικοποιεί rRNA, συνήθως σαφώς ορατή στον πυρήνα του κυττάρου, εξαιτίας της συσσώρευσης των περίπου υπομονάδες ριβοσωμάτων, τα οποία είναι αυτο-συναρμολόγηση λαμβάνει χώρα αμέσως. Αυτές οι συσσωματώσεις είναι καλά χρωματισμένες με κυτταρολογικές βαφές και είναι γνωστές ως πυρήνας. Κατά συνέπεια, η παρουσία των πυρηνίσκων δεν είναι ειδικό για όλες τις φάσεις του κυτταρικού κύκλου: η διαίρεση ενός κυττάρου πυρήνα σε prophase διίσταται επειδή σύνθεση rRNA και την εκ νέου εναιώρηση στο τέλος του τελόφασης σχηματίζεται κατά την επαναφορά σύνθεση rRNA.

Συγκριτική ανάλυση του προ-και ευκαρυωτικού rRNA

Ριβοσωμικό RNA (όπως ριβοσώματος) προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα διαφέρουν μεταξύ τους, αν και εμφανίζουν σημαντική ομοιότητα αλληλουχίας τμήματα. Οι προκαρυωτικοί 70S ριβοσώματος περιλαμβάνει ένα μεγάλο 50S υπομονάδα (κατασκευάστηκε με βάση των δύο μορίων rRNA - 5S και 23S) και 30S μικρής υπομονάδας (κατασκευάστηκε με βάση του 16S rRNA). 80S ευκαρυωτικό ριβόσωμα αποτελείται από ένα μεγάλο 60S υπομονάδα (κατασκευάστηκε με βάση των τριών μορίων rRNA - 5S, 5,8S και 28S) και 40S μικρής υπομονάδας (κατασκευάστηκε με βάση του 18S rRNA).

Χρησιμοποιώντας πληροφορίες αλληλουχίας

Πληροφορίες για το rRNA ενός συγκεκριμένου οργανισμού χρησιμοποιούνται στην ιατρική και στην εξελικτική βιολογία.

  • Το γονίδιο rRNA είναι ένα από τα πιο συντηρητικά (λιγότερο μεταβλητά) γονίδια. Επομένως, η συστηματική θέση του οργανισμού και ο χρόνος απόκλισης με τα σχετικά είδη μπορούν να καθοριστούν με βάση μια ανάλυση των ομοιότητες και των διαφορών στις αλληλουχίες του rRNA.
  • rRNA είναι ο στόχος ενός μεγάλου αριθμού των αντιβιοτικών, μερικά από τα οποία χρησιμοποιούνται στην κλινική πρακτική, τόσο για την αναστολή της ανάπτυξης των βακτηρίων (αντιβιοτικά, προκαρυωτικό δέσμευσης ριβοσώματος) και για τη θεραπεία ανθρώπινης ασθένειας (αντιβιοτικά προσδένονται σε ευκαρυωτικό ριβόσωμα). Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει χλωραμφενικόλη, ερυθρομυκίνη, κασουγαμικίνη, mikrokokksin, σπεκτινομυκίνη, στρεπτομυκίνη, θειοστρεπτόνη. Στη δεύτερη υγρομυκίνη Β, παρομομυκίνη.

Σχετικά Άρθρα Ηπατίτιδα