Inligting

8.4: Voortplanting van DNA in bakterieë - Biologie

8.4: Voortplanting van DNA in bakterieë - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Aanvulling

George Beadle en Edward Tatum het eers die konsep beskryf dat elke geen ooreenstem met 'n ensiem in 'n metaboliese pad deur die gis bloot te stel Neurospora crassa aan mutageniese toestande (Beadle & Tatum, 1941). Na hierdie prosedures het Joshua Lederberg hierdie studies met Tatum voortgesit waar hulle twee mutante stamme in Escherichia coli. Hierdie bakterieë was eksotrofe, nie in staat is om 'n paar basiese voedingstowwe te genereer wat nodig is om hul groei te onderhou nie. Die twee stamme is beskryf as ontmoet bio Thr+ Leu+ Thi+ (Stam A) en Ontmoet+ Bio+ thr leu di (Sam B). Stam A kan die aminosure treonien, leusien en die kofaktor tiamien voldoende sintetiseer terwyl dit 'n tekort het aan die produksie van die kofaktor biotien en die aminosuur metionien, terwyl die omgekeerde waar was van stam B. groei plaasgevind het. Die aanvulling van minimale media met metionien en biotien het Stam A toegelaat om soos normaal te groei. Wanneer die twee stamme saam gemeng en op minimale media uitgeplaat is, was daar 'n groei van bakterieë. Die twee stamme was in staat om mekaar op een of ander manier aan te vul asof 'n seksuele uitruiling van genetiese materiaal plaasgevind het (Lederberg & Tatum, 1946).

Bakterieë is toegerus met al die nodige vermoëns om DNA te repliseer. Algemene bakteriese spesies is aangepas vir gebruik in die laboratorium om DNS te dra en dit te propageer vir gebruik in biotegnologie. Benewens chromosomale DNA van die bakteriese genoom, het bakterieë ook ekstrachromosomale DNA genaamd plasmiede. Hierdie plasmiede repliseer onafhanklik van die bakteriële chromosoom en kan in 'n hoë kopie voorkom. Hierdie sirkelvormige stukke DNS word in laboratoriums verander om spesifieke stukke DNS te dra sodat hulle bestudeer of gebruik kan word vir uitdrukking in proteïene. Plasmiede kan natuurlik belangrike eienskappe dra, insluitend weerstand teen antibiotika. Plasmiede is relatief klein en wissel in grootte van 1 000 basisse tot 1 000 000 basisse lank (1kb-1000kb).

Bakteriese DNA bestaan ​​gewoonlik as 'n groot sirkelvormige chromosoom (rooi). Plasmiede is ekstrachromosomale en outonoom repliserende stukke DNA (blou).

Deur 'n proses genoem vervoeging, kan bakterieë genetiese materiaal "seksueel" na 'n ander oordra deur plasmiede deur 'n struktuur wat 'n vervoeging pilus.

Konjugasieproses tussen 'n plasmieddraende skenker en 'n plasmiedlose ontvanger. Die skenker skep 'n konjugasiepilus om 'n sitosoliese brug met die skenker te skep waar die plasmied in die ontvanger gerepliseer word deur die rolsirkelmetode van replikasie. Die ontvanger word dan bevoeg om as skenker op te tree.

Kenmerke van plasmiede

Plasmiede wat deur bioloë ontwerp is om stukke DNA vir studie te vervoer, word na verwys as vektore omdat hulle beweeg 'n stukkie DNA.

Hierdie plasmiedvektore het dieselfde kenmerke as tradisionele plasmiede met die vermoë om onafhanklik van die bakteriese genoom te repliseer. Die kenmerk wat hierdie DNA's toelaat om te repliseer word 'n genoem oorsprong van replikasie (ori) wat gewoonlik ryk is aan A's en T'e. Hierdie plasmiedvektore het egter die addisionele eienskappe wat dit maklik maak om mee te werk en van bakteriële plasmiede te onderskei; 'n seleksiemerker en 'n meervoudige kloningswerf. A keuse merker kom gewoonlik in die vorm van 'n geen wat weerstand teen 'n spesifieke antibiotika kodeer. In die afgebeelde plasmied, Ampicillien weerstand verleen deur die β-laktamase geen. Die meervoudige kloningswerf (MCS), ook bekend as die poliskakelaar, is die plek waar die DNS van belang in die vektor geïnkorporeer word. MCS'e word gedefinieer deur 'n stel unieke plekke waar die DNA deur gesny kan word beperking endonukleases (RE). Soos die naam aandui, is beperkingsensieme "beperk" in hul vermoë om DNA te sny of te verteer. Die beperking wat vir bioloë nuttig is, is gewoonlik palindromies DNA-volgordes. Palindromiese rye is dieselfde volgorde vorentoe en agtertoe. Enkele voorbeelde van palindrome: RACEMOTOR, CIVIC, 'N MAN 'N PLAN 'N KANAAL PANAMA. Met betrekking tot DNA is daar 2 stringe wat antiparallel aan mekaar loop. Daarom is die omgekeerde komplement van een string identies aan die ander.

EcoRI genereer taai van samehangende punte SmaI genereer stomp punte

Beperkingsensieme hidroliseer kovalente fosfodiester-bindings van die DNA om óf "taai/samehangende" punte óf "stomp" punte te laat. Hierdie onderskeid in sny is belangrik omdat 'n EcoRI taai punt kan gebruik word om 'n stuk DNA wat met dieselfde ensiem gesny is, te pas om hulle weer aan mekaar vas te plak of te lig. Terwyl endonukleases DNA sny, ligases sluit hulle weer saam. DNA verteer met EcoRI kan weer saamgebind word met 'n ander stuk DNA waarmee verteer word EcoRI, maar nie tot 'n stuk verteer mee nie SmaI. Nog 'n stomp snyer is EcoRV met 'n herkenningsvolgorde van GAT | ATC.

Deur DNS in vektore te "knip en te plak", kan ons vreemde of eksogene DNS in bakterieë inbring. Hierdie tipe DNA word nou genoem Rekombinante DNA en is die hart van biotegnologie.

Rekombinante DNA Tegnologie

Vrae tot nadenke

1. Hoekom dink jy word die oorsprong van replikasie uit A'e en T'e gemaak?

2. Wat verskil van die tipe bindings wat die dubbelstringe bymekaar hou teenoor fosfodiesterbindings van die DNA-ruggraat?

3. Kan DNS mee verteer word SmaI gelig word aan DNA waarmee verteer word EcoRV?

4. Indien wel, watter ensiem sal hierdie nuwe DNS kan verteer?

  • Beadle, G. W.; Tatum, E. L. (1941). "Genetiese beheer van biochemiese reaksies in neurospora". Verrigtinge van die National Academy of Sciences. 27 (11): 499–506. doi:10.1073/pnas.27.11.499. PMC 1078370. PMID 16588492
  • Lederberg J, Tatum EL (1946). “Geen-rekombinasie in E coli“. Natuur. 158 (4016): 558. doi:10.1038/158558a0

8.4: Voortplanting van DNA in bakterieë - Biologie

Alle artikels wat deur MDPI gepubliseer word, word onmiddellik wêreldwyd beskikbaar gestel onder 'n ooptoeganglisensie. Geen spesiale toestemming word vereis om die hele of 'n gedeelte van die artikel wat deur MDPI gepubliseer is, te hergebruik nie, insluitend syfers en tabelle. Vir artikels wat onder 'n ooptoegang Creative Common CC BY-lisensie gepubliseer is, mag enige deel van die artikel sonder toestemming hergebruik word, mits die oorspronklike artikel duidelik aangehaal word.

Feature Papers verteenwoordig die mees gevorderde navorsing met beduidende potensiaal vir 'n groot impak in die veld. Spesifieke referate word op individuele uitnodiging of aanbeveling deur die wetenskaplike redakteurs ingedien en ondergaan ewekniebeoordeling voor publikasie.

Die hoofartikel kan óf 'n oorspronklike navorsingsartikel wees, 'n aansienlike nuwe navorsingstudie wat dikwels verskeie tegnieke of benaderings behels, óf 'n omvattende oorsigartikel met bondige en presiese opdaterings oor die jongste vordering in die veld wat sistematies die mees opwindende vooruitgang in wetenskaplike letterkunde. Hierdie tipe vraestel bied 'n uitkyk op toekomstige navorsingsrigtings of moontlike toepassings.

Editor's Choice-artikels is gebaseer op aanbevelings deur die wetenskaplike redakteurs van MDPI-tydskrifte van regoor die wêreld. Redakteurs kies 'n klein aantal artikels wat onlangs in die joernaal gepubliseer is wat hulle glo veral interessant sal wees vir skrywers, of belangrik sal wees in hierdie veld. Die doel is om 'n momentopname te gee van sommige van die opwindendste werk wat in die verskillende navorsingsareas van die joernaal gepubliseer is.


Opsomming

Termiese proteoom profilering is aangepas by Escherichia coli om die termostabiliteit van proteïene te ondersoek in vivo, wat insigte lewer in proteïenkompleksargitektuur, proteïenaktiwiteit, sellulêre metaboliese toestand, intrasellulêre geneesmiddelteikenbetrokkenheid en geneesmiddelstroomaf-effekte.

  • Die E coli proteoom is meer termostabiel as die menslike een, met proteïen termostabiliteit afhangende van die proteïen subsellulêre ligging.
  • Subeenhede van proteïenkomplekse wat in een kompartement woonagtig is, smelt op soortgelyke wyse, terwyl proteïenkomplekse wat oor kompartemente strek, hul subeenhede dikwels op 'n plek-gewyse manier smelt.
  • Knockout van tolC het gelei tot die termiese destabilisering van sy interaksievennote, die afregulering van 'n groot porien (OmpF), en verhoogde periplasmiese stres.

DNA-replikasie: inisiasie in bakterieë

DnaA-afhanklike Ontwikkeling van die AT-ryke streek van oriC en proteïene wat hierdie proses moduleer

Gebonde aan oriC , DnaA ontwikkel dan die AT-ryke streek wat die 13-mere naby die linkergrens dra. Aangesien DnaA gekomplekseer aan ATPγS so effektief is soos DnaA–ATP, is nukleotiedhidrolise nie nodig nie. DNAA–ADP is egter in wese onaktief. Met inagneming dat domeine III en IV van Aquifex aeolicus DnaA versamel in 'n heliese filament in die teenwoordigheid van ATP, terwyl dit 'n ringagtige struktuur met ADP vorm, ATP wat tussen aangrensende molekules van die DnaA-oligomeer gebind is, verander die konformasie van domein III om die plat ringrangskikking te voorkom. Aangesien die binnekant van hierdie DnaA-oligomeer positief gelaaide oppervlaktes bevat, is 'n voorgestelde model dat een of meer basiese residue aan die negatief gelaaide, afgewikkelde DNA bind. Ter ondersteuning lei 'n alanienvervanging vir lisien 245 wat op die binneoppervlak van die filament geplaas is tot 'n spesifieke defek in afwikkeling. Alaniensubstitusies van ander basiese residue (lisien 223 en lisien 243) is ook gebrekkig in afwikkeling en in self-oligomerisasie om die model te ondersteun waaraan die DnaA-oligomeer bind en die afgewikkelde gebied van oriC. 'n Voorspelling van hierdie model is dat alle mutante DNAA's wat gebrekkig is in self-oligomerisasie nie in staat sal wees om te ontspan nie oriC. Mutante wat W6A- of R281A-substitusies dra, word egter benadeel in self-oligomerisasie, maar hulle bly so aktief soos wilde-tipe DnaA in oriC ontspan.

HU, DiaA of IHF stimuleer die DnaA-afhanklike afwikkeling van oriC. Stimulering deur HU of DiaA korreleer met beide hul interaksie met residue in die N-terminale streek (domein I) van DnaA en hul vermoë om die DnaA-oligomeer te stabiliseer by oriC. Dit is bekend dat IHF DNA buig en ook die binding van DnaA aan die swakker plekke in stimuleer oriC, DNA-buiging deur IHF by die IHF-plek in oriC kan die DnaA-oligomeer stabiliseer deur die interaksie tussen of tussen DnaA-molekules te fasiliteer. Ter vergelyking belemmer Fis die binding van DnaA aan die lae-affiniteitsplekke om die afwikkeling van oriC.

DNA-bindende proteïen van uitgehongerde selle (Dps) word uitgedruk in reaksie op oksidatiewe stres en versamel in uitgehongerde selle. In vivo, Dps veroorsaak minder gereelde inisiasies. Biochemies is hierdie proteïen in wisselwerking met die N-terminale streek van DnaA en inhibeer ook die afwikkeling van oriC. Hierdie resultate ondersteun 'n model wat voorstel dat Dps dien as 'n kontrolepunt tydens oksidatiewe stres om die frekwensie van inisiasie te verminder. Hierdie kontrolepunt kan tyd verskaf vir selle om die oksidatiewe skade aan die genoom te herstel voordat dit gedupliseer word.


Verwysings

Enright, M. C. Die evolusie van 'n weerstandbiedende patogeen - die geval van MRSA. Curr. Mening. Pharmacol. 3, 474–479 (2003).

Conway, S. P., Brownlee, K. G., Denton, M. & Peckham, D. G. Antibiotiese behandeling van multi-middel-weerstandige organismes in sistiese fibrose. Am. J. Respir. Med. 2, 321–332 (2003).

Austin, D. J., Kristinsson, K. G. & Anderson, R. M. Die verband tussen die volume van antimikrobiese verbruik in menslike gemeenskappe en die frekwensie van weerstand. Proc. Natl Acad. Wetenskap. VSA 96, 1152–1156 (1999).

Weigel, L. M. et al. Genetiese ontleding van 'n hoë-vlak vankomisien-weerstandige isolaat van Staphylococcus aureus. Wetenskap 302, 1569–1571 (2003).

Thomas, C. M. & Nielsen, K. M. Meganismes van, en hindernisse tot, horisontale geenoordrag tussen bakterieë. Natuur Eerw. Microbiol. 3, 711–721 (2005). Bakterieë het baie meganismes van DNA-uitruiling, wat duidelik en deeglik in hierdie oorsig bespreek word.

Witte, W. Mediese gevolge van antibiotikagebruik in die landbou. Wetenskap 279, 996–997 (1998).

Aarestrup, F. M. Veeartsenykundige dwelmgebruik en antimikrobiese weerstand in bakterieë van dierlike oorsprong. Basiese Clin. Pharmacol. Toksikool. 96, 271–281 (2005).

Salyers, A. A., Gupta, A. & Wang, Y. Menslike dermbakterieë as reservoirs vir antibiotika-weerstandsgene. Tendense Microbiol. 12, 412–416 (2004). Die komplekse mikrobiese gemeenskap van die menslike ingewande en die rol wat dit speel in geenoordrag word volledig in hierdie uitstaande artikel hersien, ten spyte van die uitdagings om gevolgtrekkings uit so 'n diverse ekosisteem te maak.

Levy, S. B. & O'Brien, T. F. Globale antimikrobiese weerstandwaarskuwings en implikasies. Clin. Infekteer. Dis. 41, S219–S220 (2005). 'n Bondige maar kragtige boodskap oor die wêreldwye status van antibiotika-weerstandigheid by patogene.

Davies, J. Onbeantwoorde vrae oor antibiotika weerstand. Clin. Mikrobiol. Infekteer. 4, 2–3 (1998).

Davies, J. Mikrobes het die laaste woord. EMBO Rep. 8, 616–621 (2007).

Sarmah, A. K., Meyer, M. T. & Boxall, A. B. 'n Globale perspektief op die gebruik, verkope, blootstellingsweë, voorkoms, lot en effekte van veeartsenykundige antibiotika (VA's) in die omgewing. Chemosfeer 65, 725–759 (2006). 'n Deeglike oorsig van die huidige gebruik van antibiotika in die landbou.

Thiele-Bruhn, S. Farmaseutiese antibiotiese verbindings in gronde - 'n oorsig. J. Plant Nutr. Grondwetenskap. 166, 145–167 (2003).

Segura, P. A., Francois, M., Gagnon, C. & Sauve, S. Oorsig van die voorkoms van anti-infektiewe middels in besmette afvalwater en natuurlike en drinkwater. Omgewing. Gesondheidsperspektief. 117, 675–684 (2009).

Cabello, F. C. Swaar gebruik van profilaktiese antibiotika in akwakultuur: 'n groeiende probleem vir menslike en dieregesondheid en vir die omgewing. Omgewing. Mikrobiol. 8, 1137–1144 (2006).

Rhodes, G. et al. Verspreiding van oksitetrasiklienweerstandsplasmiede tussen aeromonads in hospitaal- en akwakultuuromgewings: implikasie van Tn 1721 in verspreiding van die tetrasiklienweerstandsdeterminant Tet A. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 66, 3883–3890 (2000).

Martin, M. F. & Liras, P. Organisasie en uitdrukking van gene betrokke by die biosintese van antibiotika en ander sekondêre metaboliete. Annu. Ds Microbiol. 43, 173–206 (1989).

Hopwood, D. A. Hoe verseker antibiotika-produserende bakterieë hul selfweerstandigheid voordat antibiotika biosintese hulle onbekwaam maak? Mol. Mikrobiol. 63, 937–940 (2007).

Tahlan, K. et al. Aanvang van aktinorhodin-uitvoer in Streptomyces coelicolor. Mol. Mikrobiol. 63, 951–961 (2007).

Benveniste, R. & Davies, J. Aminoglikosied antibiotika-inaktiverende ensieme in aktinomisete soortgelyk aan dié teenwoordig in kliniese isolate van antibiotika-weerstandige bakterieë. Proc. Natl Acad. Wetenskap. VSA 70, 2276–2280 (1973). Antibiotika-weerstandige patogene kan vinnig ontstaan ​​in reaksie op behandeling met antibiotika, maar die oorsprong van die weerstand is dikwels onbekend. Dit is een van die eerste verslae van 'n oorsprong vir sommige weerstandsgene: die vervaardigers van die antibiotika.

Hermansson, M., Jones, G. W. & Kjelleberg, S. Frekwensie van antibiotika- en swaarmetaalweerstand, pigmentasie en plasmiede in bakterieë van die mariene lug-water-koppelvlak. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 53, 2338–2342 (1987).

Piepersberg, W., Distler, J., Heinzel, P. & Perez-Gonzalez, J. Antibiotiese weerstand deur modifikasie: baie weerstandsgene kan afgelei word van sellulêre beheergene in aktinomisete. – 'n Hipotese. Aktinomisetol. 2, 83–98 (1988).

Nies, D. H. Efflux-gemedieerde swaarmetaalweerstand in prokariote. FEMS mikrobiool. Ds. 27, 313–339 (2003).

Poole, K. Efflux-bemiddelde antimikrobiese weerstand. J. Antimikrob. Chemother. 56, 20–51 (2005).

Kadavy, D. R., Hornby, J. M., Haverkost, T. & Nickerson, K. W. Natuurlike antibiotika-weerstandigheid van bakterieë wat uit larwes van die olievlieg geïsoleer is, Helaeomyia petrolei. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 66, 4615–4619 (2000).

Allen, H.K. et al. Inwonende mikrobiota van die sigeunermot-midderm bevat antibiotiese weerstandsdeterminante. DNA -sel Biol. 28, 109–117 (2009).

Groh, J. L., Luo, Q., Ballard, J. D. & Krumholz, L. R. Gene wat die ekologiese fiksheid van Shewanella oneidensis MR-1 in sedimente openbaar die waarde van antibiotiese weerstand. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 73, 492–498 (2007). Sogenaamde antibiotika-weerstandsgene speel nie-weerstandsrolle in 'n organisme se natuurlike habitat, en dit is een van die eerste verslae van beide weerstands- en fiksheidsfunksies vir dieselfde geenproduk.

Martinez, J.L. et al. Funksionele rol van bakteriële multidwelm uitvloeipompe in mikrobiese natuurlike ekosisteme. FEMS mikrobiool. Ds. 33, 430–449 (2009).

Rosas, I. et al. Stedelike stof fekale besoedeling in Mexico City: antibiotika weerstand en virulensie faktore van Escherichia coli. Int. J. Hyg. Omgewing. Gesondheid 209, 461–470 (2006).

Gandara, A. et al. Isolasie van Staphylococcus aureus en antibiotika-weerstandig Staphylococcus aureus van residensiële binnenshuise bioaërosole. Omgewing. Gesondheidsperspektief. 114, 1859–1864 (2006).

Diaz-Mejia, J. J., Amabile-Cuevas, C. F., Rosas, I. & Souza, V. 'n Analise van die evolusionêre verwantskappe van integroon-integrase, met die klem op die voorkoms van klas 1-integrone in Escherichia coli isolate van kliniese en omgewingsoorsprong. Mikrobiologie 154, 94–102 (2008).

Baquero, F., Martinez, J. L. & Canton, R. Antibiotika en antibiotiese weerstand in wateromgewings. Curr. Mening. Biotegnologie. 19, 260–265 (2008). Hierdie oorsig ondersoek die bron en lot van antibiotika en weerstandsgene in akwatiese omgewings en is uniek in sy geïntegreerde perspektief van die twee.

Kellogg, C. A. & Griffin, D. W. Aerobiology and the globale vervoer van woestynstof. Tendense Ecol. Evol. 21, 638–644 (2006).

Gilliver, M. A., Bennett, M., Begon, M., Hazel, S. M. & Hart, C. A. Antibiotiese weerstand gevind in wilde knaagdiere. Natuur 401, 233–234 (1999).

Osterblad, M., Norrdahl, K., Korpimaki, E. & Huovinen, P. Antibiotiese weerstand. Hoe wild is wilde soogdiere? Natuur 409, 37–38 (2001).

Souza, V., Rocha, M., Valera, A. & Eguiarte, L. E. Genetiese struktuur van natuurlike bevolkings van Escherichia coli in wilde gashere op verskillende kontinente. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 65, 3373–3385 (1999).

Rolland, R. M., Hausfater, G., Marshall, B. & Levy, S. B. Antibiotika-weerstandige bakterieë in wilde primate: verhoogde voorkoms in bobbejane wat op menslike vullis voed. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 49, 791–794 (1985).

Rwego, I. B., Isabirye-Basuta, G., Gillespie, T. R. & Goldberg, T. L. Gastroïntestinale bakteriese oordrag onder mense, berggorillas en vee in Bwindi Ondeurdringbare Nasionale Park, Uganda. Conserv. Biol. 22, 1600–1607 (2008).

Cole, D. et al. Vrylewende Kanadaganse en antimikrobiese weerstand. Opkom. Infekteer. Dis. 11, 935–938 (2005).

Dolejska, M., Cizek, A. & Literak, I. Hoë voorkoms van antimikrobiese weerstandbiedende gene en integrone in Escherichia coli isolate van swartkopmeeue in die Tsjeggiese Republiek. J. Appl. Mikrobiol. 103, 11–19 (2007).

Sjolund, M. et al. Verspreiding van multi-middel-weerstandige bakterieë in die Arktiese gebied. Opkom. Infekteer. Dis. 14, 70–72 (2008).

Skurnik, D. et al. Effek van menslike omgewing op antimikrobiese weerstand en integrone in dierefekale Escherichia coli. J. Antimikrob. Chemother. 57, 1215–1219 (2006).

Guardabassi, L., Schwarz, S. & Lloyd, D. H. Troeteldiere as reservoirs van antimikrobiese weerstandbiedende bakterieë. J. Antimikrob. Chemother. 54, 321–332 (2004).

Walson, J. L., Marshall, B., Pokhrel, B. M., Kafle, K. K. & Levy, S. B. Vervoer van antibiotika-weerstandige fekale bakterieë in Nepal weerspieël die nabyheid van Kathmandu. J. Infekteer. Dis. 184, 1163–1169 (2001). Hierdie goed-ondersteunde studie van antibiotika-weerstandigheid in menslike bakteriese isolate vind dat daar 'n gradiënt van antibiotika-weerstandigheid is vanaf streke van hoë tot lae menslike bevolkingsdigtheid.

Bartoloni, A. et al. Hoë voorkoms van verworwe antimikrobiese weerstand wat nie verband hou met swaar antimikrobiese verbruik nie. J. Infekteer. Dis. 189, 1291–1294 (2004).

Pallecchi, L. et al. Bevolkingstruktuur en weerstandsgene in antibiotika-weerstandige bakterieë uit 'n afgeleë gemeenskap met minimale blootstelling aan antibiotika. Antimikrobiese. Agente Chemother. 51, 1179–1184 (2007).

Baker-Austin, C., Wright, M. S., Stepanauskas, R. & McArthur, J. V. Mede-seleksie van antibiotika- en metaalweerstand. Tendense Microbiol. 14, 176–182 (2006).

Smith, D. H. R. faktor infeksie van Escherichia coli in 1946 gevriesdroog. J. Bacteriol. 94, 2071–2072 (1967).

Hughes, V. M. & Datta, N. Konjugatiewe plasmiede in bakterieë van die 'pre-antibiotiese' era. Natuur 302, 725–726 (1983). In een van die min ondersoeke van bakterieë wat geïsoleer is voor die gebruik van antibiotika, toon die skrywers dat konjugatiewe plasmiede inderdaad algemeen voor sowel as tydens die antibiotika-era was.

Houndt, T. & Ochman, H. Langtermyn verskuiwings in patrone van antibiotiese weerstand in enteriese bakterieë. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 66, 5406–5409 (2000).

Pramer, D. & Starkey, R. L. Ontbinding van streptomisien. Wetenskap 113, 127 (1951).

Johnsen, J. Bensielpenisillien as koolstof-, stikstof- en energiebron deur 'n Pseudomonas fluorescens druk. Boog. Mikrobiol. 115, 271–275 (1977).

Beckman, W. & Lessie, T. G. Reaksie van Pseudomonas cepacia na β-laktam antibiotika: benutting van penisillien G as die koolstofbron. J. Bacteriol. 140, 1126–1128 (1979).

Kameda, Y., Kimura, Y., Toyoura, E. & Omori, T. 'n Metode vir die isolering van bakterieë wat in staat is om 6-aminopenisillaansuur uit bensielpenisillien te produseer. Natuur 191, 1122–1123 (1961).

Abd-El-Malek, Y., Monib, M. & Hazem, A. Chloramfenikol, 'n gelyktydige koolstof- en stikstofbron vir 'n Streptomies sp. uit Egiptiese grond. Natuur 189, 775–776 (1961). Dit is die eerste berig van 'n bakterie wat 'n antibiotika 'eet'.

Malik, V. S. & Vining, L. C. Metabolisme van chlooramfenikol deur die produserende organisme. Kan. J. Microbiol. 16, 173–179 (1970).

Lingens, F. & Oltmanns, O. Isolasie en karakterisering van 'n chlooramfenikol-vernietigende bakterie. Biochim. Biofis. Acta 130, 336–344 (1966).

Dantas, G., Sommer, M. O., Oluwasegun, R. D. & Kerk, G. M. Bakterieë wat op antibiotika bestaan. Wetenskap 320, 100–103 (2008).

D'Costa, V. M., McGrann, K. M., Hughes, D. W. & Wright, G. D. Monsterneming van die antibiotika-resistoom. Wetenskap 311, 374–377 (2006). 'n Seleksie vir 'n antibiotika-weerstandige Streptomies sp. uit grond openbaar diverse en nuwe weerstandsmeganismes.

Davies, J. Darwin en mikrobiome. EMBO Rep. 10, 805 (2009).

Ventura, M. et al. Genomika van Aktinobakterieë: naspeuring van die evolusionêre geskiedenis van 'n antieke filum. Mikrobiol. Mol. Biol. Ds. 71, 495–548 (2007).

Baltz, R. H. Renaissance in antibakteriese ontdekking van aktinomisete. Curr. Mening. Pharmacol. 8, 557–563 (2008).

Johnson, A. P. et al. Die Miller-vulkaanvonkontladingseksperiment. Wetenskap 322, 404 (2008).

Currie, C. R., Scott, J. A., Summerbell, R. C. & Malloch, D. Swamgroeiende miere gebruik antibiotika-produserende bakterieë om tuinparasiete te beheer. Natuur 398, 701–704 (1999).

Cafaro, M. J. & Currie, C. R. Filogenetiese analise van mutualistiese filamentagtige bakterieë wat verband hou met swamgroeiende miere. Kan. J. Microbiol. 51, 441–446 (2005).

Neeno-Eckwall, E. C., Kinkel, L. L. & Schottel, J. L. Kompetisie en antibiose in die biologiese beheer van aartappelbrandsiekte. Kan. J. Microbiol. 47, 332–340 (2001).

Henke, J. M. & Bassler, B. L. Bakteriese sosiale verbintenisse. Tendense Cell Biol. 14, 648–656 (2004).

Kravchenko, V.V. et al. Modulasie van geenuitdrukking deur ontwrigting van NF-KB-sein deur 'n bakteriële klein molekule. Wetenskap 321, 259–263 (2008).

Schertzer, J. W., Boulette, M. L. & Whiteley, M. Meer as 'n sein: nie-sein eienskappe van kworum sensing molekules. Tendense Microbiol. 17, 189–195 (2009).

Davies, J., Spiegelman, G. B. & Yim, G. Die wêreld van subinhiberende antibiotika konsentrasies. Curr. Mening. Mikrobiol. 9, 445–453 (2006). Hierdie oorsig ondersoek die diverse dosis-respons-verwante aktiwiteite van antibiotika en ander inhibeerders en kom tot die gevolgtrekking dat hul biologiese aktiwiteite in die natuur baie verskil van hul aktiwiteite in terapeutiese toepassings.

Calabrese, E. J. & Baldwin, L. A. Definieer hormesis. Hom. Exp. Toksikool. 21, 91–97 (2002).

Ryan, R. P. & Dow, J. M. Diffuseerbare seine en interspesie-kommunikasie in bakterieë. Mikrobiologie 154, 1845–1858 (2008).

Linares, J. F., Gustafsson, I., Baquero, F. & Martinez, J. L. Antibiotika as intermikrobiese seinmiddels in plaas van wapens. Proc. Natl Acad. Wetenskap. VSA 103, 19484–19489 (2006).

Hall, B. G. & Barlow, M. Evolusie van die serien β-laktamases: verlede, hede en toekoms. Dwelmweerstand. Opdateer. 7, 111–123 (2004).

Waters, B. & Davies, J. Aminosuurvariasie in die GyrA-subeenheid van bakterieë wat moontlik geassosieer word met natuurlike weerstand teen fluorokinolon-antibiotika. Antimikrobiese. Agente Chemother. 41, 2766–2769 (1997).

Perkins, A. E. & Nicholson, W. L. Ontbloot nuwe metaboliese vermoëns van Bacillus subtilis met behulp van fenotipe profilering van rifampien-weerstandige rpoB mutante. J. Bacteriol. 190, 807–814 (2008).

Tamae, C. et al. Bepaling van antibiotiese hipersensitiwiteit onder 4 000 enkelgeen-uitklopmutante van Escherichia coli. J. Bacteriol. 190, 5981–5988 (2008).

Duo, M., Hou, S. & Ren, D. Identifisering Escherichia coli gene betrokke by intrinsieke multigeneesmiddelweerstand. Appl. Mikrobiol. Biotegnologie. 81, 731–741 (2008).

Breidenstein, E. B., Khaira, B. K., Wiegand, I., Overhage, J. & Hancock, R. E. Komplekse ciprofloxacin resistoom onthul deur sifting van 'n Pseudomonas aeruginosa mutante biblioteek vir veranderde vatbaarheid. Antimikrobiese. Agente Chemother. 52, 4486–4491 (2008).

Fajardo, A. et al. Die verwaarloosde intrinsieke weerstand van bakteriële patogene. PLoS EEN 3, e1619 (2008).

Gomez, M. J. & Neyfakh, A. A. Gene betrokke by intrinsieke antibiotika weerstand van Acinetobacter baylyi. Antimikrobiese. Agente Chemother. 50, 3562–3567 (2006).

Demaneche, S. et al. Antibiotika-weerstandige grondbakterieë in transgeniese plantlande. Proc. Natl Acad. Wetenskap. VSA 105, 3957–3962 (2008).

Song, J.S. et al. Verwydering van kontaminerende TEM-la β-laktamase geen van kommersiële Taq DNA-polimerase. J. Microbiol. 44, 126–128 (2006).

Guardabassi, L. & Agerso, Y. Gene wat homoloog is aan glikopeptiedweerstand vanA is wydverspreid in grondmikrobiese gemeenskappe. FEMS mikrobiool. Lett. 259, 221–225 (2006). Hierdie studie is 'n uitstekende voorbeeld van die gebruik van PCR om antibiotika-weerstandsgene in komplekse omgewings op te spoor.

Heuer, H. et al. Gentamisienweerstandsgene in omgewingsbakterieë: voorkoms en oordrag. FEMS mikrobiool. Ecol. 42, 289–302 (2002).

Agerso, Y., Sengelov, G. & Jensen, L. B. Ontwikkeling van 'n vinnige metode vir direkte opsporing van tet(M) gene in grond van Deense landbougrond. Omgewing. Int. 30, 117–122 (2004).

Komitee oor Metagenomika: Uitdagings en funksionele toepassings, Nasionale Navorsingsraad. Die nuwe wetenskap van metagenomika: die onthulling van die geheime van ons mikrobiese planeet (National Academies Press, Washington DC, 2007). Hierdie verslag bied 'n omvattende oorsig van die verskillende metodes en ontledings wat metagenomika insluit en spekuleer oor hul potensiële toepassings.

Riesenfeld, C. S., Goodman, R. M. & Handelsman, J. Ongekultiveerde grondbakterieë is 'n reservoir van nuwe antibiotika-weerstandsgene. Omgewing. Mikrobiol. 6, 981–989 (2004). Hierdie artikel beskryf die gebruik van funksionele metagenomika om aminoglikosied-antibiotikaweerstandsgene in 'n grondmikrobiese gemeenskap te ontdek.

Allen, H. K., Moe, L. A., Rodbumrer, J., Gaarder, A. & Handelsman, J. Functional metagenomics openbaar diverse β-laktamases in 'n afgeleë Alaskan grond. ISME J. 3, 243–251 (2009).

De Souza, M. J., Nair, S., Bharathi, P. A. L. & Chandramohan, D. Metaal- en antibiotika-weerstand in psigrotrofiese bakterieë uit Antarktiese Mariene waters. Ekotoksikologie 15, 379–384 (2006).

Nasionale Komitee vir Kliniese Laboratoriumstandaarde. Prestasiestandaarde vir antimikrobiese vatbaarheidtoetsing. Veertiende Inligtingsbylaag 96–130 (Nasionale Komitee vir Kliniese Laboratoriumstandaarde, Wayne, Pennsylvania, 2004).

Chomel, B. B., Belotto, A. & Meslin, F. X. Wild, eksotiese troeteldiere en opkomende soönoses. Opkom. Infekteer. Dis. 13, 6–11 (2007).

Bengis, R.G. et al. Die rol van wild in opkomende en heropkomende soönoses. Eerw. Sci. Tegn. 23, 497–511 (2004).

Salyers, A. A. & Amabile-Cuevas, C. F. Waarom is antibiotika-weerstandsgene so bestand teen eliminasie? Antimikrobiese. Agente Chemother. 41, 2321–2325 (1997). Sodra dit in 'n patogeen gevestig is, bly antibiotika weerstandsmutasies en gene verbasend stabiel, selfs in die afwesigheid van antibiotika seleksie. Hierdie artikel bespreek verskeie aspekte van hierdie raaisel.

Rosenblatt-Farrell, N. Die landskap van antibiotika weerstand. Omgewing. Gesondheidsperspektief. 117, A244–A250 (2009).

Amerikaanse Akademie vir Mikrobiologie. Antibiotiese weerstand: 'n ekologiese perspektief op 'n ou probleem (American Academy of Microbiology, Washington DC, 2009).

Stokes, H. W. et al. Geenkasset-PKR: volgorde-onafhanklike herwinning van hele gene uit omgewings-DNA. Appl. Omgewing. Mikrobiol. 67, 5240–5246 (2001).

McManus, P. S., Stockwell, V. O., Sundin, G. W. & Jones, A. L. Antibiotiese gebruik in plantlandbou. Annu. Ds Phytopathol. 40, 443–465 (2002).

Hughes, P. & Heritage, J. in Evaluering van kwaliteit en veiligheid van dierevoere (red. Jutzi, S.) 129–152 (Voedsel- en Landbou-organisasie van die Verenigde Nasies, Rome, 2004).

Hernández Serrano, P. Verantwoordelike gebruik van antibiotika in akwakultuur. (Voedsel- en Landbou-organisasie van die Verenigde Nasies, Rome, 2005).

Dean, W. R. & Scott, H. M. Antagonistiese sinergie: proses. en paradoks in die ontwikkeling van nuwe landbou-antimikrobiese regulasies. Agric. Menslike waardes 22, 479–489 (2005).


DNA miniprep deur Alkaline Lysis (aktiwiteit)

Sodra DNA ingebring en in bakterieë gedra is, wil ons die DNA weer isoleer vir verdere manipulasie. Om dit te kan doen, word bakterieë wat die plasmied van belang bevat, gekweek in 'n vloeibare kultuur van voedingsryke sous gemaak van gisekstrak genaamd Luria-Bertani Broth ( LB ). Hierdie gekweekte bakterieë word gekweek totdat hulle oornag 'n hoë konsentrasie het. Hulle word deur middel van sentrifugering geoes en die sous word verwyder. Die gevolglike pellet bakterieë word weer gesuspendeer in 'n fisiologiese buffer wat die chelator EDTA bevat. A chelator is 'n chemikalie wat tweewaardige katione soos Ca 2+ of Mg 2+ uit oplossing verwyder. Dit is belangrik omdat tweewaardige katione nodig is vir die vertering van ensieme deur DNA om aktief te wees. Deur die ione te kelateer, is die DNA wat ons uiteindelik wil suiwer, veilig teen agteruitgang.

Na hersuspensie van die bakterieë word 'n alkaliese oplossing van 0.1N NaOH in die bakteriese mengsel gemeng. Hierdie oplossing bevat ook 'n ioniese skoonmaakmiddel genaamd natriumdodesielsulfaat ( SDS ) wat help om proteïene te denatureer en hul interaksies met die DNA te ontwrig. Die mengsel word viskeus soos die bakterieë oopbars en hul inhoud in die oplossing lek. Hierdie basiese oplossing word dan geneutraliseer met 'n kaliumasetaatbuffer by pH5.5. Soos die oplossings saam meng, nader die pH 7 en die kalium tree in wisselwerking met die SDS om 'n presipitasie van die genomiese chromosomale DNA en proteïene te veroorsaak. Ten einde die neerslag van die oplossing te skei, word die mengsel teen hoë spoed gesentrifugeer om die genomiese DNA en proteïen te vervorm. Die supernantant , of oplossing, word oorgedra na 'n kolom met 'n silika membraan . Onder hoë soutomstandighede hou DNA aan glas of silika vas. Deur die oplossing deur hierdie kolom te stuur, word die plasmied DNA in die supernatant vasgevang op die silika membraan en verwyder uit oplossing. Bykomende wasgoed word gebruik om verdwaalde kontaminante te verwyder en die oortollige sout te verwyder. Plasmied DNA word uiteindelik deur die kolom verwyder elutie deur 'n lae soutbuffer. Hierdie lae soutbuffer is Tris pH 8 met EDTA ( TE ). Plasmied DNA kan stabiel in TE buffer gestoor word in die vrieskas vir lang tydperke.


Wetenskaplikes het bakterieë met 'n sintetiese genoom geskep. Is hierdie kunsmatige lewe?

In 'n mylpaal vir sintetiese biologie floreer kolonies van E. coli met DNA wat van nuuts af deur mense gebou is, nie die natuur nie.

Wetenskaplikes het 'n lewende organisme geskep waarvan die DNA geheel en al mensgemaak is - miskien 'n nuwe vorm van lewe, het kenners gesê, en 'n mylpaal op die gebied van sintetiese biologie.

Navorsers by die Mediese Navorsingsraad Laboratorium vir Molekulêre Biologie in Brittanje het Woensdag berig dat hulle die DNA van die bakterie Escherichia coli herskryf het, wat 'n sintetiese genoom vier keer groter en baie meer kompleks maak as wat voorheen geskep is.

Die bakterieë is lewendig, hoewel ongewoon gevorm en stadig voortplant. Maar hul selle werk volgens 'n nuwe stel biologiese reëls, wat bekende proteïene met 'n gerekonstrueerde genetiese kode produseer.

Die prestasie kan eendag lei tot organismes wat nuwe medisyne of ander waardevolle molekules produseer, as lewende fabrieke. Hierdie sintetiese bakterieë kan ook leidrade gee oor hoe die genetiese kode in die vroeë geskiedenis van die lewe ontstaan ​​het.

"Dit is 'n landmerk," sê Tom Ellis, direkteur van die Sentrum vir Sintetiese Biologie aan die Imperial College in Londen, wat nie by die nuwe studie betrokke was nie. "Niemand het voorheen so iets gedoen in terme van grootte of in terme van aantal veranderinge nie."

Elke geen in 'n lewende genoom is gedetailleerd in 'n alfabet van vier basisse, molekules genoem adenien, timien, guanien en sitosien (dikwels beskryf slegs deur hul eerste letters: A, T, G, C). 'n Geen kan uit duisende basisse bestaan.

Gene lei selle om te kies tussen 20 aminosure, die boustene van proteïene, die werkesels van elke sel. Proteïene voer 'n groot aantal take in die liggaam uit, van die oordrag van suurstof in die bloed tot die opwekking van krag in ons spiere.

Nege jaar gelede het navorsers ’n sintetiese genoom gebou wat een miljoen basispare lank was. Die nuwe E. coli-genoom, wat in die joernaal Nature berig is, is vier miljoen basispare lank en moes met heeltemal nuwe metodes gebou word.

Die nuwe studie is gelei deur Jason Chin, 'n molekulêre bioloog aan die M.R.C. laboratorium, wat wou verstaan ​​waarom alle lewende dinge genetiese inligting op dieselfde verbysterende manier kodeer.

Die produksie van elke aminosuur in die sel word gerig deur drie basisse wat in die DNA-string gerangskik is. Elkeen van hierdie trio's staan ​​bekend as 'n kodon. Die kodon TCT verseker byvoorbeeld dat 'n aminosuur genaamd serien aan die einde van 'n nuwe proteïen geheg word.

Aangesien daar net 20 aminosure is, sou jy dink die genoom het net 20 kodons nodig om dit te maak. Maar die genetiese kode is vol oortollige redes, om redes wat niemand verstaan ​​nie.

Aminosure word deur 61 kodons gekodeer, nie 20 nie. Produksie van serien word byvoorbeeld deur ses verskillende kodons beheer. (Nog drie kodons word stopkodons genoem, hulle vertel DNA waar om die konstruksie van 'n aminosuur te stop.)

Soos baie wetenskaplikes, was dr. Chin geïntrigeerd deur al hierdie duplisering. Was al hierdie stukke DNA noodsaaklik vir die lewe?

"Omdat die lewe universeel 64 kodons gebruik, het ons regtig nie 'n antwoord gehad nie," het dr. Chin gesê. Hy het dus besluit om 'n organisme te skep wat lig op die vraag kan werp.

Beeld

Ná ’n paar voorlopige eksperimente het hy en sy kollegas ’n gewysigde weergawe van die E. coli-genoom op ’n rekenaar ontwerp wat net 61 kodons benodig het om al die aminosure te produseer wat die organisme nodig het.

In plaas daarvan om ses kodons te benodig om serien te maak, het hierdie genoom net vier gebruik. Dit het twee stopkodons gehad, nie drie nie. In werklikheid het die navorsers E. coli-DNS behandel asof dit 'n reusagtige tekslêer was, wat 'n soek-en-vervang-funksie op meer as 18 000 plekke uitgevoer het.

Nou het die navorsers 'n bloudruk gehad vir 'n nuwe genoom van vier miljoen basispare lank. Hulle kon die DNA in 'n laboratorium sintetiseer, maar om dit in die bakterieë in te voer - in wese vervanging van sintetiese gene vir dié wat deur evolusie gemaak is - was 'n uitdagende uitdaging.

Die genoom was te lank en te ingewikkeld om in een poging in 'n sel in te dwing. In plaas daarvan het die navorsers klein segmente gebou en dit stuk vir stuk in E. coli-genome omgeruil. Teen die tyd dat hulle klaar was, het geen natuurlike segmente oorgebly nie.

Tot hul verligting het die veranderde E. coli nie gesterf nie. Die bakterieë groei stadiger as gewone E. coli en ontwikkel langer, staafvormige selle. Maar hulle is baie lewendig.

Dr. Chin hoop om voort te bou op hierdie eksperiment deur meer kodons te verwyder en die genetiese kode nog verder saam te druk. Hy wil sien hoe vaartbelyn die genetiese kode kan wees terwyl hy steeds lewe ondersteun.

Die Cambridge-span is net een van vele wedrenne die afgelope jare om sintetiese genome te bou. Die lys van potensiële gebruike is lank. Een aantreklike moontlikheid: Virusse kan dalk nie herkodeerde selle binnedring nie.

Baie maatskappye gebruik vandag geneties gemanipuleerde mikrobes om medisyne soos insulien of nuttige chemikalieë soos skoonmaakmiddelensieme te maak. As 'n virale uitbraak die fermentasietenks tref, kan die resultate katastrofies wees. 'n Mikrobe met sintetiese DNA kan immuun gemaak word teen sulke aanvalle.

Herkodering van DNA kan wetenskaplikes ook in staat stel om gemanipuleerde selle te programmeer sodat hul gene nie sal werk as hulle na ander spesies ontsnap nie. "Dit skep 'n genetiese firewall," het Finn Stirling, 'n sintetiese bioloog by Harvard Mediese Skool wat nie by die nuwe studie betrokke was nie, gesê.

Navorsers stel ook daarin belang om lewe te herkodeer omdat dit die geleentheid bied om molekules met heeltemal nuwe soorte chemie te maak.

Behalwe die 20 aminosure wat deur alle lewende dinge gebruik word, is daar honderde ander soorte. ’n Saamgeperste genetiese kode sal kodons vrystel wat wetenskaplikes kan gebruik om hierdie nuwe boustene te enkodeer, wat nuwe proteïene maak wat nuwe take in die liggaam verrig.

James Kuo, 'n nadoktorale navorser by Harvard Mediese Skool, het 'n nota van versigtigheid aangebied. Om basisse aanmekaar te heg om genome te maak, bly geweldig duur.

"Dit is net heeltemal te duur vir akademiese groepe om voort te gaan," het dr. Kuo gesê.

Maar E. coli is 'n werkesel van laboratoriumnavorsing, en nou is dit duidelik dat sy genoom gesintetiseer kan word. Dit is nie moeilik om te dink dat pryse sal daal namate die eise vir pasgemaakte, sintetiese DNS styg nie. Navorsers kan Dr. Chin se metodes op gis of ander spesies toepas.


Waarom dit belangrik is om bakterieë te bestudeer

Ek het die afgelope tyd baie gedink oor hoe die gereedskap wat ons in ons werk gebruik so dramaties verbeter het in die laaste paar dekades en hoe dit meestal te danke is aan die dikwels verkleineerde studie van mikrobes. Terwyl almal kan agterkom om bakterieë te bestudeer wat lewensgevaarlike siektes soos tifus en cholera veroorsaak, dink ek dat dit dikwels moeiliker is om mense te oortuig van die waarde daarvan om gewone en soms obskure bakterieë te bestudeer wat nie mense se gesondheid direk beïnvloed nie. Sulke studies het egter oor die jare baie aspekte van ons lewens omskep. They have done so by adapting the biomolecules identified in these studies to produce tools that are now indispensible, not only for researchers like myself who are trying to understand how genes work and what happens to people when these genes go wrong, but also to epidemiologists, doctors, archeologists, historians, forensic scientists, and farmers. In the process, these tools have made the Biotech industry into a multibillion-dollar operation.

Thermophilic bacteria in Yellowstone National Park Photographer unknown 1966

In the 1980s, when I started graduate school, the field of molecular biology was undergoing amazing growth. Three tools that made that growth possible emerged from research on sometimes obscure bacteria: restriction enzymes, which are bacterial proteins able to cut DNA at very specific places T4 DNA ligase, a protein made from a bacterial virus, that can be used to stick pieces of DNA together and plasmids, circles of DNA that replicate in bacteria and that can be made to carry a protein “payload.” Together, these tools enabled researchers to make large amounts of bio-identical versions of human proteins, like insulin and human clotting factor VIII. This advancement transformed the treatment of diseases like diabetes and hemophilia, making medications not only less expensive but also safer, by eliminating the risk associated with using human or animal sources of proteins. The new tools also made possible the initial sequencing of the human genome, the development of new and better vaccines, as well as ways of testing for infectious agents like HIV and Ebola. They have made possible our understanding, at the molecular level, of hundreds of disease-relevant proteins that in turn has enabled rational drug design to improve human health.

The study of bacteria living in the thermal springs of Yellowstone National Park by Thomas Brock and Hudson Freeze in the 1960s enabled the development, decades later by Kary Mullis, of the technique known as the Polymerase Chain Reaction (PCR). This technique, for which Mullis was awarded a Nobel Prize in 1993, can make millions of copies of a DNA sequence from vanishingly small amounts of material. PCR revolutionized disease diagnostics, allowing a more rapid and precise identification of infectious agents than ever before. Rapid identification is often critical in containing the spread of infectious diseases, as recently demonstrated by Julie Segre and Tara Palmore here at the NIH. PCR has contributed to our understanding of human history by making it possible to study DNA from 500 year old human remains found in a British parking lot that turned out to be King Richard III of England, and from a tiny finger bone found in a Siberian cave that turned out to belong to an early relative of humans, a Denisovan girl, who lived around 41,000 years ago. It is used by zoos to reduce the deleterious effects of inbreeding and by courts to establish paternity. It has forever changed forensic science, allowing vital clues to be obtained from crime scenes that would have been inconceivable in the pre-PCR age. It has made whole genome sequencing a reality and kick-started the field of personalized medicine. These developments would have been difficult, if not impossible, to imagine, when the initial work on bacteria was first started decades ago.

And just when you thought that there would be no more surprises, the CRISPR/Cas9 system comes along. CRISPR, or clustered regularly interspaced short palindromic repeats, along with the bacterial protein Cas9, form part of a system that protects bacteria from the viruses that infect them. Labs like those of Jennifer Doudna and Emmanuelle Charpentier, with input from NIH’s own Eugene Koonin, have modified the CRISPR/Cas9 system to make it into a relatively precise tool that can be used to fix mutations in the human genome. (Unlike restriction enzymes that make many thousands of cuts in the human genome, CRISPR/Cas9 can be used to cut at a single user-specified location). This technology may one day be used for improving the quality of life for people with certain genetic disorders. For example, in conjunction with our new-found ability to reprogram adult cells and the emerging field of 3-D organ printing (more about both in a later blog post perhaps), it may one day be possible to carry out transplants using organs generated from the patient’s own cells after CRISPR/Cas9-mediated repair. The beauty of this approach is that it would not require the subsequent life-long immune suppression necessary with allogeneic transplants. While this approach is not quite ready for prime time, many labs, including my own, are putting the CRISPR/Cas9 system to work to study patient cells and animal models of human diseases, because it allows key questions about the mechanisms of disease pathology to be addressed in a much more rapid and specific way than previously possible. And for that we owe a big shout out to all those bacteriologists out there that have made this sort of technology possible.


8.4: Propagating DNA in Bacteria - Biology

Alle artikels wat deur MDPI gepubliseer word, word onmiddellik wêreldwyd beskikbaar gestel onder 'n ooptoeganglisensie. Geen spesiale toestemming word vereis om die hele of 'n gedeelte van die artikel wat deur MDPI gepubliseer is, te hergebruik nie, insluitend syfers en tabelle. Vir artikels wat onder 'n ooptoegang Creative Common CC BY-lisensie gepubliseer is, mag enige deel van die artikel sonder toestemming hergebruik word, mits die oorspronklike artikel duidelik aangehaal word.

Feature Papers verteenwoordig die mees gevorderde navorsing met beduidende potensiaal vir 'n groot impak in die veld. Spesifieke referate word op individuele uitnodiging of aanbeveling deur die wetenskaplike redakteurs ingedien en ondergaan ewekniebeoordeling voor publikasie.

Die hoofartikel kan óf 'n oorspronklike navorsingsartikel wees, 'n aansienlike nuwe navorsingstudie wat dikwels verskeie tegnieke of benaderings behels, óf 'n omvattende oorsigartikel met bondige en presiese opdaterings oor die jongste vordering in die veld wat sistematies die mees opwindende vooruitgang in wetenskaplike letterkunde. Hierdie tipe vraestel bied 'n uitkyk op toekomstige navorsingsrigtings of moontlike toepassings.

Editor's Choice-artikels is gebaseer op aanbevelings deur die wetenskaplike redakteurs van MDPI-tydskrifte van regoor die wêreld. Redakteurs kies 'n klein aantal artikels wat onlangs in die joernaal gepubliseer is wat hulle glo veral interessant sal wees vir skrywers, of belangrik sal wees in hierdie veld. Die doel is om 'n momentopname te gee van sommige van die opwindendste werk wat in die verskillende navorsingsareas van die joernaal gepubliseer is.


Die Instituut vir Skeppingsnavorsing

A recent discovery in the field of paleontology has sent shockwaves through the scientific community. Evolutionist Mary H. Schweitzer of North Carolina State University has discovered flexible blood vessels inside the fossilized thighbone of a "68-70 million year old" Tyrannosaurus rex 1 from the Hell Creek formation in eastern Montana. Further investigation revealed round microscopic structures that look to be cells inside the hollow vessels. Even to the untrained eye, the tissue samples look as if the animal died recently. Fibrous protein material was dissolved with an enzyme called collegenase, indicating that amino acid sequencing could probably be done (amino acids are the building blocks of protein).

Although it is too early to make definite statements regarding this stunning and wholly unexpected find, the evidence seems to indicate the T. rex fossil is -- well, young. Young as in just centuries-old, certainly not an age of millions of years. Indeed, Dr. Schweitzer said, "I am quite aware that according to conventional wisdom and models of fossilization, these structures aren't supposed to be there, but there they are. I was pretty shocked." 2

Would evolutionary theory have predicted such an amazing discovery? Absolutely not, soft tissue would have degraded completely many millions of years ago no matter how fortuitous the preservation process. Will evolutionary theory now state -- due to this clear physical evidence -- that it is possible dinosaurs roamed the earth until relatively recent times? No, for evolutionary theory will not allow dinosaurs to exist beyond a certain philosophical/evolutionary period.

This is not the first time that puzzling soft tissue has been unearthed. Nucleic acid (DNA) taken from wet "fossil" magnolia leaves allegedly 17-20 million years old have been discovered. 3 Fragments of genetic material up to 800 base pairs long were recovered -- amazing considering it does not take long for water to degrade DNA. A microbiologist in California dissected a 25-to-40-million-year-old Dominican stingless bee from amber. 4 Spores of bacteria were found inside the insect and actually grew when placed in the proper medium. Dr. Cano, the discoverer, took careful measures to avoid contamination. Analysis of the DNA extracted showed it was very much like the DNA found in bacteria growing in bees today. Just as the creation model predicts, bees have always been bees and bacteria have always been bacteria.

If this is in fact what these various scientific evidences indicate -- soft tissue, bacteria, and DNA ensconced in fossils and amber allegedly millions of years old -- then there needs to be a complete re-evaluation of these evolutionary time spans, especially in light of the advances of the ICR RATE project.

As the great English author Charles Dickens said over a century ago, "these are the best of times" -- for creation science!

_____________________________
1. Schweitzer, M. H., et al.,Wetenskap, vol. 307, no. 5717, pp. 1952-1955, 25 March 2005.
2. Boswell, E., Montana State University News Service, 24 March 2005.
3. Golenberg, E., et al., Natuur 344:656-8.
4. Cano, S., Wetenskap, vol. 268, nr. 5213, p. 977, Research News, 19 May 1995.


Kyk die video: Dan DNK IV - Genomika (September 2022).


Kommentaar:

  1. Williamon

    I don't agree with you

  2. Wittahere

    Bravo wat 'n wonderlike boodskap

  3. Zane

    And what would we do without your very good phrase

  4. Botewolf

    Ek kan voorstel om u 'n webwerf te besoek, met 'n groot hoeveelheid inligting oor 'n tema wat u interessant maak.

  5. Dubh

    I hope, it's OK



Skryf 'n boodskap