Neue mobile-element in Mücke und Parasit hat potential for disease control
Controlling, durch Stechmücken übertragene Krankheiten wie Dengue-Fieber oder West-NiL-virus, hat historisch gewesen schwierig, da ein Mangel an wirksamen Impfstoffen und Bedenken über die ökologischen Auswirkungen von Insektiziden. So haben die Wissenschaftler wandte sich an die Manipulation von Wolbachia, eine parasitäre Bakterium innerhalb von Mücken, als ein Weg, um die Kontrolle der reproduktiven fitness der Moskito-Populationen, die übertragung der menschlichen Krankheit.
In einer neuen Studie in „Nature Communications“ein internationales team, darunter Wissenschaftler vom Marine Biological Laboratory (MBL) und der University of Chicago identifiziert ein neues mobiles DNA-element in Wolbachia, die beitragen können zu einer besseren Kontrolle von Strategien für die Moskito-Vektoren von Krankheiten.
Led-Julie Reveillaud von INRA, Frankreich, und Sarah Bordenstein der Vanderbilt University, rekonstruierten die Forscher in der Nähe-komplette Genome von Wolbachia isoliert von einzelnen Ovarien von vier Culex pipiens Mücken. In dem Prozess, die Sie identifiziert einen Roman plasmid — ein rundes Stück DNA, die repliziert werden können, unabhängig von den Chromosomen. Ein plasmid ist ein mobiles DNA-element, D. H. es kann die übertragung von einer Zelle zur anderen und kann große Auswirkungen auf die fitness und die Entwicklung von mikrobiellen Spezies. Aufgrund der Fähigkeit von mobilen genetischen Elementen zu verbreiten, die durch unterschiedliche Wolbachia – Zellen, und somit über eine Wolbachia Bevölkerung, Sie halten Versprechen für die Steuerung von Moskito-Populationen, die möglicherweise tragen Krankheit.
„Unsere Daten zeigen, dass dieser Roman plasmid weit verbreitet ist, Natürliche Wolbachia Populationen infizieren, C. pipiens Mücken in der ganzen Welt, was bedeutet es eine wesentliche Rolle. Die Idee, dass es vielleicht ermöglichen die transformation von Wolbachia Bevölkerung ist einfach sehr spannend“, sagt der leitende Autor der Studie, A. Murat Eren (Meren), ein Assistent professor für Medizin an der Universität von Chicago und eine MBL Kerl.
Wolbachia ist übertragen von der Mutter auf die Nachkommen und können Einfluss auf das reproduktive Verhalten der Mücke host. Wolbachia ändern können Spermien, so dass, wenn eine infizierte Männchen paart sich mit einem nicht infizierten Weibchen, oder mit einem, der trägt eine andere Sorte von Wolbachia, Embryonen sich nicht entwickeln können. Der Mechanismus hinter dieser embryonalen töten liegt in einem anderen mobilen genetischen element in der Wolbachia – Genom.
„Wolbachia Populationen verleihen sich nicht um eine direkte genetische Modifikation. Während eine Natürliche plasmid klingt sehr viel versprechend, umgehen diese Einschränkungen, wir haben noch nicht alle Beweise legen nahe, die Möglichkeit oder die Wirksamkeit von jeder transformation durch dieses plasmid,“ Meren sagt. „Wir haben gerade entdeckt, seine Existenz und die Zeit wird zeigen, wie nützlich es ist.“
„Andere spannende Fragen, für die wir noch keine klaren Antworten: ob es einen uralten Beziehung zwischen dem plasmid und andere mobile genetische Elemente von Wolbachia, und ob diese Interaktion ist oder nicht,“ fügt Reveillaud.
Die Zusammenarbeit begann bei MBL im Jahr 2011, als Meren und Reveillaud brachten Ihre rechnerische und molekulare evolution Hintergründen zusammen, um zu erforschen Fragen, die in der mikrobiellen ökologie in der MBL ‚ s Bay Paul Center. Jahre später begann die Prüfung Wolbachia genomische Vielfalt durch die Konzentration auf einzelne Mücken gefangen in der wildnis, sondern als Labor-Moskito-Stämme. Mit der Hilfe von ehemaligen MBL-Wissenschaftler Sarah Bordenstein und Seth Bordenstein der Vanderbilt University, die haben know-how in Wolbachia, Sie begann zu entwirren, die Feinheiten der Wolbachia – Genom.
„Wolbachia ist besonders schwierig zu studieren, weil Sie im Gegensatz zu frei lebenden Bakterien, es kann nicht kultiviert werden in zellfreien Medien. Durch diese interdisziplinäre Zusammenarbeit, wir waren in der Lage zu necken auseinander die Genome der Mücke host, Wolbachia, und Ihre mobilen Elemente“, sagt Sarah Bordenstein.
Während die Fragmente dieses Romans plasmid erschienen in früheren Wolbachia – Sequenzierung-Studien, diese Fragmente waren noch nie montiert in ein komplett rundes Stück und seine extrachromosomal Natur nicht erkannt wurde, wahrscheinlich aufgrund computational Einschränkungen. Das team war in der Lage zu überwinden diese Beschränkungen durch den Einsatz einer Kombination von “ cutting-edge Strategien, wie Genom-gelöst metagenomics und long-read sequencing.
„Der Schlüssel Bioinformatik-Plattform, die uns ermöglicht, zu studieren Mücke metagenomen und Wolbachia pangenomes in dieser Studie, und die verbindungen zwischen den Wissenschaftlern mit unterschiedlichen Kompetenzen, die diese Entdeckung möglich, die entwickelt wurden, auf die MBL,“ Meren sagt. „Fast jeder in diesem Papier wird irgendwie in Verbindung zu den MBL.“