不同于其他生物,細(xì)菌可以遺傳物質(zhì)從他們的環(huán)境。這種交換基因的能力使他們能夠接等新特征不同的代謝途徑,毒力基因和抗生素耐藥性。更好的理解的復(fù)雜機(jī)制基因轉(zhuǎn)移可能是拿著線的關(guān)鍵的全球威脅嗎不斷增加的抗生素耐藥性。我們的最新的研究結(jié)果了我們一步接近這一目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)一套新的規(guī)則。

細(xì)菌基因組我們不能做的事情

細(xì)菌是我們不變的和無(wú)處不在的同伴。在每個(gè)表面和周?chē)娜巳旱募?xì)菌搖動(dòng)他們的集體生物量超過(guò)一千倍比整個(gè)人口。

我們不會(huì)存活太久沒(méi)有細(xì)菌。我們欠他們做我們的星球居住,他們的角色在返回土壤養(yǎng)分。沒(méi)有微生物是地球噩夢(mèng)般的場(chǎng)景。然而,進(jìn)化過(guò)程,允許細(xì)菌生存條件限制其他生命形式也可以讓他們對(duì)人類健康有害的。

與人類基因組相對(duì)純粹的在我們的有生之年,獲得新的細(xì)菌遺傳物質(zhì)頻繁。你周?chē)囊恍┘?xì)菌改變了自從你開(kāi)始閱讀。

雖然自己的遺傳物質(zhì)原子核的防護(hù)膜,背后隱藏的細(xì)菌沒(méi)有這樣的拱頂結(jié)構(gòu)。一個(gè)細(xì)菌獲得高達(dá)60%的基因組最近通過(guò)的現(xiàn)象水平基因轉(zhuǎn)移(HGT),大面積的DNA可以交換在單個(gè)步驟或完全替換。

這個(gè)難題

周?chē)纳衩馗叨仁桥殴呛透淖僁NA的過(guò)程似乎乍一看是偶然的,但高度傾向于發(fā)生嗎最常見(jiàn)的密切相關(guān)的物種之間。為什么?

水平基因轉(zhuǎn)移可以發(fā)生在幾個(gè)不同的方式。每個(gè)人都可以歸結(jié)為一個(gè)DNA引入細(xì)菌細(xì)胞,在細(xì)胞的DNA,被意外整合到染色體。無(wú)論如何,細(xì)胞內(nèi)DNA結(jié)束,介紹了DNA可以包括在受體細(xì)胞的基因組中?；蛩坪跏菦](méi)有免疫.

如果這個(gè)故事是簡(jiǎn)單的,這將是它。新的DNA的細(xì)胞將面臨自然選擇與當(dāng)?shù)仄渌⑸餇?zhēng)奪資源。如果DNA包含基因,這可能意味著新的能力有益細(xì)胞,像抗生素天啟幸存的下一個(gè)地方。

然而,生物學(xué)是很少如此簡(jiǎn)單。相反,細(xì)菌更傾向于給予和接受密切相關(guān)的基因比人們想象的更頻繁。的部分原因,這是令人驚訝的是,最有可能的候選人捐贈(zèng)基因在任何環(huán)境中并不是近親。多達(dá)18000個(gè)細(xì)菌基因組中可以找到一個(gè)克土。這表明比附近其他的東西決定了基因轉(zhuǎn)移事件是成功的。

規(guī)則

我們的核心工作是短暫的,重復(fù)序列稱為目標(biāo),或建筑傳授序列。目標(biāo)是重要的DNA在細(xì)菌DNA復(fù)制和隔離.

我們發(fā)現(xiàn),如果目標(biāo)是集匹配的捐獻(xiàn)者和接受者之間基因組,然后可以維持DNA基因組之間的移動(dòng)。相反如果他們不匹配,有效地建立轉(zhuǎn)移的“規(guī)則”。

在自然界中,傳入的細(xì)??染色體DNA像下雨一樣。受體細(xì)胞行為的目標(biāo)有點(diǎn)像多洞的傘,只有讓目標(biāo)兼容通過(guò)添加到染色體DNA。倒置的模式(隨機(jī)事件的DNA是轉(zhuǎn)過(guò)身面對(duì)相反的方向)和細(xì)菌的高度染色體表明自然選擇的細(xì)菌過(guò)濾掉高度與不相容的目標(biāo)。

值得一提的是,目標(biāo)不是一個(gè)困難的障礙,而是一種限制高度,積極實(shí)施密切相關(guān)的生物之間的轉(zhuǎn)移。雖然我們的研究結(jié)果表明,錯(cuò)誤的目標(biāo)可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題重要的系統(tǒng)(如DNA復(fù)制和隔離,新獲得的基因?qū)?xì)胞的游戲規(guī)則顛覆者,抗生素抗性基因不太可能過(guò)濾掉,如果他們有不兼容的目標(biāo)。生物學(xué)一樣,目的是建立規(guī)則是另一個(gè)更復(fù)雜的難題。

使它有利于我們的工作

質(zhì)粒小環(huán)的雙鏈DNA漂浮在細(xì)胞和能夠獨(dú)立于細(xì)菌染色體的復(fù)制。這使得他們對(duì)計(jì)劃免疫相關(guān)基因轉(zhuǎn)移的限制;他們沒(méi)有進(jìn)入染色體。他們最終是一種新穎的DNA可以在細(xì)胞中。

他們也常常含有抗生素抗性基因。如果我們能找到的方法使這些細(xì)菌的質(zhì)粒就更難以忍受的環(huán)境,也許我們可以限制他們以同樣的方式傳播,目的是限制細(xì)菌染色體之間的轉(zhuǎn)移。

一個(gè)想法將是一個(gè)遺傳工具,將迫使質(zhì)粒與染色體物理集成。同時(shí)這將使這些話題移動(dòng)和染色體的約束函數(shù)。例如,一個(gè)質(zhì)粒“固定”磁帶可以部署在高危地區(qū)減少plasmid-based基因轉(zhuǎn)移在一群耐多藥致病細(xì)菌被稱為ESKAPE病原體.如果我們能做到這一點(diǎn),也許在未來(lái)我們可以防止基因擴(kuò)散的擔(dān)憂,如抗生素抗性基因或基因毒性。