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Escherichia coli: ecco come muta il suo DNA

Escherichia coli: ecco come muta il suo DNA | Med News | Scoop.it

> Biologists and informaticists at Indiana University have produced one of the most extensive pictures ever of mutation processes in the DNA sequence of an organism, elucidating important new evolutionary information about the molecular nature of mutations and how fast those heritable changes occur. By analyzing the exact genomic changes in the model prokaryote Escherichia coli that had undergone over 200,000 generations of growth in the absence of natural selective pressures, the team led by IU College of Arts and Sciences Department of Biology professor Patricia L. Foster found that spontaneous mutation rates in E. coli DNA were actually three times lower than previously thought.

 

Since mutations are the source of variation upon which natural selection acts, understanding the rate at which mutations occur and the molecular nature of spontaneous mutational changes leads us to a fuller understanding of evolution. <


Via Dr. Stefan Gruenwald
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Il batterio al computer

Il batterio al computer | Med News | Scoop.it

Nel 2010 il primo passo era stato quello di creare un cromosoma artificiale - cioè sintetizzato in modo chimico - all'interno di cellule che erano state in grado di svilupparsi normalmente [ http://goo.gl/pxw1a ]. Ora si è andati oltre, o meglio si è affrontato l'aspetto della “vita artificiale” da un punto di vista diverso.

Lo stesso gruppo di ricercatori impegnato nel 2010 ha infatti seguito il ciclo vitale di un batterio, simulandolo per la prima volta attraverso un computer. Tutto quello che avviene routinariamente in una cellula - cioè la sintesi di DNA e RNA, la traduzione e poi il funzionamento delle varie proteine, fino alla divisione della cellula stessa – sono stati convertiti in algoritmi di calcolo. La vita quindi di Mycoplasma genitalium, uno dei batteri più piccoli attualmente conosciuti, il cui DNA porta solamente 525 geni, è stata simulata attraverso l'impiego di 128 computer collegati fra loro.

“Attualmente, la duplicazione del batterio può essere simulata in 10 ore, producendo circa mezzo gigabyte di dati”, dichiara Markus Covert , il bioingeniere responsabile della ricerca. Immaginiamoci quanti computer e quale mole di dati serviranno per simulare l'attività dei 4.228 geni di Escherichia coli, il batterio più frequentemente impiegato in laboratorio. Certo è che l'avere a disposizione il modello virtuale di una cellula potrà velocizzare la ricerca sul ruolo dei singoli geni, sia in una cellula sana che in una malata, quale può essere quella tumorale.

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Il bluff dell'arsenico

Il bluff dell'arsenico | Med News | Scoop.it

Non avevamo parlato nel 2010 della scoperta di un batterio che “sembrava” avere come costituente fondamentale del proprio DNA l'arsenico, al posto del fosforo che è invece presente in tutti gli organismi viventi [ http://alturl.com/znig7 ]. Era una ricerca che vedeva coinvolta la NASA e che, se confermata, avrebbe avuto delle implicazioni biologiche molto importanti: l'arsenico è infatti letale per quasi tutti gli organismi. Avevamo invece visto, in materia di invecchiamento nell'Uomo, come un modello biostatistico fosse sì riuscito a individuare dei marcatori genetici legati all'invecchiamento, ma poi fosse anche stato necessario ritrattare, almeno in parte, tutti quei dati [ http://alturl.com/bzhpv ].

Comunque, il presunto batterio all'arsenico aveva sollevato molte riserve all'interno della comunità scientifica, tanto che Felisa Wolfe-Simon, primo autore della pubblicazione apparsa su Science, aveva a un certo punto smesso di rispondere ai quesiti e alle richieste di approfondimenti da parte dei colleghi ricercatori. Ora, sempre Science presenta due ricerche indipendenti che dimostrano come quel batterio in realtà debba comunque usare un po' di fosforo per sopravvivere: il punto è che non è in grado di vivere solo (!) in presenza di arsenico, ma più semplicemente riesce a evitarne gli effetti tossici [ http://alturl.com/t8boh http://alturl.com/gkb2n ].

Quindi, se le basi genetiche dell'invecchiamento umano sono qualcosa di molto complesso, anche il batterio “all'arsenico” è da studiare con estremo rigore scientifico. Tanto che Science stessa ci ricorda come il processo scientifico, e quindi la sua comunicazione, siano in grado di auto-correggersi, dal momento che i ricercatori stessi cercano di verificare i risultati precedentemente ottenuti dai colleghi. Perciò, “la rivista Science pubblica ora ulteriori informazioni su un batterio particolarmente resistente, in grado di aiutare la comprensione dei meccanismi di resistenza all'arsenico”.

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La proteina che guida l'infezione batterica

La proteina che guida l'infezione batterica | Med News | Scoop.it

Escherichia coli e Vibrio cholerae sono due specie batteriche Gram-negative, caratterizzate cioè da una parete cellulare piuttosto sottile; possono essere responsabili di gastroenterite e di colera, soprattutto in soggetti già debilitati e con scarse condizioni igieniche. Le terapie antibiotiche messe a punto contro queste infezioni registrano ormai sempre più casi di resistenza, laddove i batteri sono riusciti a contrastre i famaci ormai in uso da troppo tempo. Ecco quindi che il comprendere esattamente i meccanismi di infezione di questi patogeni può aprire la strada a nuovi e più efficaci farmaci.
Un gruppo di ricercatori anglo-francesi ha ora caratterizzato la struttura tridimensionale di una specifica proteina pilota, che coordina la formazione dei pori sulla parete cellulare più esterna, attraverso i quali i batteri trasmettono le tossine all'ospite: bloccare farmacologicamente l'azione della proteina pilota potrebbe quindi portare all'annullamento dell'azione tossica di questi agenti patogeni.

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Medicina genomica: il sequenziamento di un genoma batterico

Genomic medicine steps closer to the clinic.

> To find out how transmission occurred, the NIH researchers used whole-genome sequencing to compare patients' bacterial strains.

The authors suggest that real-time application of this technology could guide hospital infection-control measures in the future. <


Via HaBIc
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Batteri OGM per combattere la malaria

Batteri OGM per combattere la malaria | Med News | Scoop.it

Che vi sia una stretta relazione biologica fra 10.000 specie batteriche diverse e il nostro organismo è una cosa che è stata studiata recentemente [ http://alturl.com/yqxot ]; tanto quanto i sistemi di sorveglianza sanitari del mondo sono consapevoli del fatto che la malaria “avrà probabilmente una ricomparsa in molti paesi" [ http://alturl.com/h6vk3 ]. Ora, un'altra interazione biologica - in questo caso fra i batteri che colonizzano l’intestino delle zanzare e gli stessi insetti, che sono il noto vettore dell'infezione malarica - potrebbe rappresentare una preziosa strategia nella lotta a questa malattia.

I ricercatori della Johns Hopkins School of Medicine di Baltimora hanno scelto come obiettivo l’intestino delle zanzare, che rappresenta uno dei passaggi fondamentali nel ciclo biologico di Plasmodium falciparum, il parassita responsabile dell'infezione. Un batterio geneticamente modificato, in grado di produrre proteine antimalariche, è stato infatti somministrato alla zanzare tanto da rendere circa l'80% di esse resistenti all'infezione da Plasmodium.

Il risultato sperimentale nell'utilizzo di questo organismo geneticamente modificato (OGM) è stato quindi notevole. Vantaggi del metodo: l'introduzione in natura dell'OGM non richiederebbe particolari e costose procedure. Svantaggi: proprio il rilascio nell'ambiente di un OGM, in questo caso addirittura un microscopico batterio che potrebbe facilmente diffondersi; una prospettiva che suscita molte riserve, anche nei paesi in cui la malaria è endemica. Ecco quindi che per capire le reali potenzialità di questa strategia, volta a debellare la malaria nel mondo, bisognerà prima risolvere il dibattito sull'uso degli OGM a scopi sanitari.

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Censimento batterico nel nostro organismo

Censimento batterico nel nostro organismo | Med News | Scoop.it

Oltre 10.000 specie diverse. E' questo il risultato del censimento microbico di oltre 5.000 campioni biologici - relativi a 18 differenti campioni di tessuto raccolti in 242 (113 donne) americani sani - frutto dello Human Microbiome Project (HMP) Consortium [ http://alturl.com/gs772 ]; è questa una collaborazione fra circa 80 centri di ricerca che, con le più avanzate tecnologie molecolari nell'arco di cinque anni, ha sequenziato il DNA dei batteri che comunemente sono presenti nel nostro organismo.

Il primo inaspettato risultato è proprio quello del loro enorme numero: per intenderci, per ogni cellula umana ci sono 10 cellule batteriche. Oltre a questo, sorprende anche il fatto che non sembra esserci qualcosa di completamente condiviso fra tutti gli individui: ognuno di noi ha infatti il proprio carico microbico, in buona parte diverso da quello delle altre persone. Come se ogni singolo individuo fosse una sorta di ecosistema microbico, con la propria popolazione e con i propri equilibri biologici all'interno di essa. Poi, c'è stata la sfida bioinformatica: di fatto sono stati gestiti i dati per oltre 8 milioni di sequenze codificanti di DNA, cioè proteine – circa 360 volte il carico dei dati relativi all'organismo umano. E nel futuro bisognerà sviluppare gli strumenti di analisi più idonei per capire al meglio la funzione di tutte queste molecole.

Non ultimo, c'è il significato scientifico della cosa: a 10 anni dal completamento dello Human Genome Project [ http://alturl.com/ke2mb ], ecco che i primi risultati dello Human Microbiome Project rappresentano il punto di partenza per approfonditi studi sull'interazione fra l'Uomo e i batteri. Perché se solitamente questa coesistenza nel nostro organismo è pacifica, nel corso della vita il nostro sistema immunitario si trova anche a fronteggiare delle infezioni: sarà quindi importante comprendere come alcuni agenti patogeni piuttosto che altri potranno nel futuro minacciare la nostra salute. A dimostrazione anche della significatività di questo progetto sta il fatto che i risultati scientifici della ricerca sono stati presentati in diverse pubblicazioni, sulle principali riviste scientifiche. E in realtà, tutto questo ci porta anche a pensare come il nostro corpo non sia poi proprio tutto “nostro”.

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