Os professores Debbie Lindell do Technion e Sallie Chisholm do MIT e co-autores relatam na introdução Sept. do 6 da natureza que seu estudo de um sistema que envolve as bactérias marinhas, Prochlorococcus, poderia indicar que a reunião entre um anfitrião bateriano marinho e seu vírus não pode ser apenas uma batalha entre dois indivíduos, mas uma troca evolutionarily significativa que ajudasse ambas as espécies para tornar-se coube mais para a vida no ambiente do oceano.
“O status atual de relações do anfitrião-vírus foi influenciado por uma história rica das interações,” disse Lindell. “Quando nós não pudermos definitiva fixar para baixo a seqüência de eventos co-evolucionários do passado, nossos resultados sugerem os meios de uma novela com que a troca de genes benéficos entre o anfitrião e o vírus foi provocada.”
E, porque o teste padrão da expressão genomic neste sistema do anfitrião-vírus diferiu significativamente daquele no sistema mais geralmente estudado de bactérias intestinais tais como Escherichia Coli e um vírus chamou T7, a pesquisa conduzirá provavelmente à apreciação aumentada para que a necessidade estude tipos diversos de bactérias marinhas, um pouco do que confiando em um único sistema como um modelo largo.
“Nós esperamos que este trabalho incentivará cientistas explorar uma escala larga de sistemas do anfitrião-micróbio patogénico e para conduzir assim a um alargamento significativo de nossa compreensão da diversidade das interações do anfitrião-micróbio patogénico que existem na natureza,” disse Chisholm, um dos descobridores de Prochlo-rococcus em 1985. “Mais importante, estes estudos ajudar-nos-ão a compreender o papel jogo destas interações em dar forma a ecossistemas microbianos.”
Os investigadores têm somente no passado pouca descoberta começada décadas e estudo das bactérias ecològica relevantes do oceano, tais como Prochlorococcus, que jogam um papel muito importante em nossas vidas. Estas bactérias fotossintéticas único-celuladas usam a energia clara para produzir o oxigênio e o carbono orgânico - fornecendo uma parte significativa do oxigênio nós respirar-e dando forma à base para a cadeia alimentar do oceano.
Em sistemas previamente estudados do anfitrião-vírus, um vírus sequestra a pilha de anfitrião bateriana e interrompe a expressão do genoma imediatamente, impedindo que a bactéria conduza seus próprios processos metabólicos. O vírus de ataque reorienta a expressão a seu próprio genoma e ativa os genes benéficos para sua atividade, que é replicate rapidamente a custo do anfitrião.
Mas uncharacteristically, no sistema de Prochlorococcus e de vírus P-SSP7, uns 41 inauditos dos 1.717 genes das bactérias upregulated. Isto é, os investigadores detetaram as quantidades aumentadas do RNA de mensageiro codificadas por estes genes na pilha durante o processo da infeção. O upregulation de tão muitos hospeda genes durante a infeção é um fenômeno despercebido antes no mundo do bateriologia.
Além disso, muitos dos genes do anfitrião upregulated durante a infeção estão entre aqueles que são encontradas em consoles genomic no anfitrião, as regiões variáveis que parecem ser hot-spots para a troca genética entre anfitriões e vírus baterianos. Neste caso, alguns dos genes que foram transferidos para a frente e para trás codificam para as proteínas que afetam a habilidade das bactérias de se adaptar às mudanças em fatores ambientais, tais como a privação nutriente e o esforço claro. Os cientistas supor que as modificações feitas aos genes baterianos quando estavam no vírus conduzido às versões novas das proteínas que podem fornecer as bactérias uma habilidade aumentada de suportar mudanças ambientais. É igualmente possível que as cópias múltiplas de um gene fornecem algum benefício.
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Uma outra ocorrência incomun é que o genoma viral contem os genes transferidos dos anfitriões baterianos que codificam proteínas da produção de energia, incluindo os genes da fotossíntese que necessidade do cyanobacteria para o metabolismo e a réplica do ADN. Embora estes genes sejam posicionados distante distante no genoma viral, são transcritos ao mesmo tempo durante a infeção um pouco do que na ordem left-to-right usual. Isto conduz os investigadores surmise que o vírus está tentando manter mais por muito tempo seu anfitrião vivo de modo que o anfitrião continue a fornecer a energia necessário para réplica do ADN do vírus própria.
Lindell e Chisholm acreditam que a encenação a mais plausível para explicar o upregulation do gene e a troca do gene é que a bactéria ativa determinados genes em resposta à infeção como meios da autoproteção. O vírus “aprendeu” usar aqueles genes a sua própria vantagem e assim que incorpora-os em seu próprio genoma. Mais tarde, ao contaminar uma outra bactéria, os upregulates do vírus aqueles genes própria para facilitar sua própria reprodução dentro da bactéria do anfitrião. Quando uma bactéria sobrevive a uma infeção, aqueles genes modificados virais estão incorporados de novo no ADN bateriano em consoles do genoma, fazendo que bactéria e seus descendentes mais provavelmente para sobreviver no ambiente áspero do oceano.
“Estes parasita virais côoperam com seus anfitriões durante a infeção, fornecendo as proteínas que funcionam provavelmente dentro dos caminhos metabólicos do anfitrião, para espremer para fora cada bocado da energia eles antes da matança eles fora,” disse Lindell. “Contudo em escalas evolucionárias, tais interações do anfitrião-micróbio patogénico estão influenciando a evolução do índice do gene no anfitrião e no vírus, que é por sua vez provável impatando sua habilidade de colonizar ameias novas.”
As etapas seguintes na pesquisa são considerar se anfitrião-como genes no vírus realmente conferencia uma vantagem da aptidão ao vírus e então à bactéria do anfitrião quando transferida para trás.
Mais informação
O financiamento para esta pesquisa veio do Ministério do programa de GTL da Energia, a fundação de Gordon e de Betty Moore, e o National Science Foundation.
Lindell executou a pesquisa como um associado postdoctoral no laboratório de Chisholm antes de juntar-se a faculdade de Technion no departamento de biologia em outubro de 2006. Constrói em trabalhos anteriores no laboratório de Chisholm no MIT, incluindo a pesquisa por Lindell e por co-autor Matthew Sullivan, que em 2004 anotaram a presença de genes do anfitrião nos vírus e em sua transferência de volta ao anfitrião, e por Maureen Coleman, que em 2006 encontrou consoles genomic no anfitrião que tinha vindo muito provável dos vírus.
Outros autores são estudantes de terceiro ciclo Gregory Kettler e Coleman do MIT; Associado postdoctoral Sullivan do MIT; Jacob Jaffe do instituto largo; Matthias Futschik e Ilka Axmann da universidade de Humboldt; Reitor de Trent, Robert Steen e igreja de George da Faculdade de Medicina de Harvard; e Wolfgang Hess da universidade de Freiburg.
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