Neue Erkenntnisse über Leptospiren-Bakterien
Studie enthüllt genetische Details von Leptospira, was die Krankheitsdiagnose und -behandlung unterstützt.
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Inhaltsverzeichnis
- Was verursacht Leptospirose?
- Identifizierung neuer Bakterienstämme
- Bedeutung der Genomsequenzierung
- Studie zu aktuellen Isolaten
- Analyse des genetischen Materials
- Ergebnisse der Studie
- Virulenzfaktoren und mobile Elemente
- Vergleich von Stämmen aus verschiedenen Tieren
- Bedeutung von CRISPR-Cas-Systemen
- Genomische Umstrukturierungen und Evolution
- Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
- Fazit
- Originalquelle
- Referenz Links
Leptospirose ist ne Krankheit, die von einer Art Bakterien namens Leptospira verursacht wird. Diese Erkrankung ist weltweit wichtig und betrifft viele Leute, bekommt aber oft nicht die Aufmerksamkeit, die sie verdient. Jedes Jahr leiden etwa 1 Million Menschen an Leptospirose, was zu fast 60.000 Todesfällen führt. Ihr Einfluss ist ähnlich wie bei anderen bekannten Krankheiten wie Cholera und Dengue. Die Fallzahlen werden voraussichtlich steigen, weil der Klimawandel ein wachsendes Gesundheitsproblem darstellt.
Was verursacht Leptospirose?
Leptospirose wird von gram-negativen Bakterien verursacht, die zur Gattung Leptospira gehören. Diese Bakterien können sowohl bei Tieren als auch bei Menschen gefunden werden. Die Bakterien können durch Wasser oder Erde verbreitet werden, die mit Urin von Tieren kontaminiert sind, weshalb es wichtig ist, dass Leute in bestimmten Gebieten Vorsichtsmassnahmen treffen.
Identifizierung neuer Bakterienstämme
Kürzlich haben Forscher neue Typen von Leptospira entdeckt. Das Verständnis dieser neuen Stämme ist entscheidend, um bessere Tests zur frühzeitigen Erkennung der Krankheit zu entwickeln und wirksame Behandlungen und Impfstoffe zu entwickeln.
Bedeutung der Genomsequenzierung
Die vollständige Genomsequenzierung (WGS) ist ein Werkzeug, das Wissenschaftlern hilft, mehr über die Infektionsmechanismen zu lernen und wie die Bakterien auf molekularer Ebene Krankheiten verursachen. WGS ermöglicht es Forschern, die genetischen Informationen verschiedener Leptospira-Stämme im Detail zu studieren. Wissenschaftler haben eine Vielzahl von Leptospira-Genomen sequenziert, darunter viele neue Isolate, was ihnen hilft, zu verstehen, wie sich diese Bakterien verhalten und entwickeln.
Studie zu aktuellen Isolaten
In einer aktuellen Studie haben Wissenschaftler sieben neue L. borgpetersenii-Isolate untersucht, die von Patienten in Sri Lanka stammen. Diese Isolate wurden von Patienten gesammelt, die Anzeichen von Leptospirose zeigten. Die Forscher haben diese Bakterien in einem speziellen Labor gezüchtet, bevor sie deren DNA zur Sequenzierung extrahiert haben.
Analyse des genetischen Materials
Die Forscher verwendeten verschiedene Methoden, um die DNA für die Sequenzierung vorzubereiten. Sie sorgten dafür, dass die DNA von hoher Qualität war, bevor sie zur Analyse geschickt wurde. Das gesamte Genom wurde sequenziert, was einen Vergleich der genetischen Merkmale zwischen den verschiedenen Stämmen ermöglichte. Diese detaillierte Analyse zeigte wichtige Informationen über die Anzahl der Gene und die potenziellen Funktionen dieser Gene.
Ergebnisse der Studie
Die Studie ergab, dass die Gesamtzahl der kodierenden Regionen, also Abschnitte der DNA, die die Anweisungen zur Herstellung von Proteinen enthalten, zwischen etwa 3.368 und 3.521 in den analysierten Stämmen lag. Diese Zahl kann von einem Stamm zum anderen erheblich variieren. Die Forscher suchten auch nach Regionen des Genoms, die an spezifischen Funktionen beteiligt sind, wie z.B. der Aminosäurebiosynthese, die in allen Stämmen reichlich vorhanden waren.
Virulenzfaktoren und mobile Elemente
Während der Analyse identifizierten die Forscher mehrere Virulenzfaktoren, das sind Eigenschaften, die Bakterien helfen, Krankheiten zu verursachen. Sie stellten fest, dass alle sieben Isolate ähnliche Virulenzfaktoren hatten und beobachteten mobile genetische Elemente, die in das Genom der Bakterien injiziert werden können, was möglicherweise deren Funktion verändert. Das Vorhandensein dieser Elemente kann zur Bildung von Pseudogenen führen, also Gene, die nicht mehr richtig funktionieren.
Vergleich von Stämmen aus verschiedenen Tieren
Die Forscher wollten auch herausfinden, ob die neu identifizierten Proteine in den sri-lankischen Stämmen auch in anderen Tierstämmen von L. borgpetersenii vorhanden waren. Sie verglichen die neuen Isolate mit zuvor untersuchten Stämmen von Tieren, wie Rindern und Nagetieren. Dieser Vergleich half ihnen zu verstehen, wie sich die Stämme hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Menschen zu infizieren, unterscheiden könnten.
Bedeutung von CRISPR-Cas-Systemen
CRISPR-Systeme sind Teil des Immunsystems von Bakterien, die ihnen helfen, sich gegen fremde Bedrohungen wie Viren zu wehren. In dieser Studie stellten die Forscher fest, dass alle sieben Isolate zwei CRISPR-Cas-Systeme hatten, was darauf hinweist, dass sie eine Möglichkeit haben, sich vor Infektionen zu schützen.
Genomische Umstrukturierungen und Evolution
Durch die fortschrittliche Genomanalyse konnten die Forscher die genetische Struktur der Bakterienstämme visualisieren. Sie entdeckten, dass ihre Isolate in bestimmten genetischen Regionen einen hohen Grad an Erhaltung zeigten, was auf eine starke evolutionäre Verbindung hinweist. Allerdings wurden auch einige genetische Umstrukturierungen beobachtet, die darauf hindeuten, dass sich diese Bakterien im Laufe der Zeit angepasst haben.
Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
Diese Forschung ist wichtig, um zu verstehen, wie Leptospirose die menschliche Gesundheit beeinflusst. Die Ergebnisse können helfen, diagnostische Methoden und Behandlungen für die Krankheit zu verbessern. Da die Inzidenz von Leptospirose zunimmt, insbesondere in den vom Klimawandel betroffenen Regionen, ist es wichtig, dass Wissenschaftler und Gesundheitsorganisationen sich der dieser neuen Stämme bewusst sind.
Fazit
Zusammenfassend ist Leptospirose eine ernsthafte Krankheit, die durch Leptospira-Bakterien verursacht wird. Die aktuelle Studie zu L. borgpetersenii-Isolaten aus Sri Lanka bietet wertvolle Einblicke in die genetische Zusammensetzung dieser Bakterien und hilft, potenzielle Faktoren zu identifizieren, die zu ihrer Fähigkeit führen, Krankheiten zu verursachen. Angesichts der globalen Gesundheitsherausforderungen ist es wichtiger denn je, diese infektiösen Krankheiten zu verstehen. Weitere Forschung ist nötig, um die Auswirkungen auf Behandlung und Prävention zu erkunden, um bessere Gesundheitsresultate für betroffene Personen weltweit zu gewährleisten.
Titel: Genomic Analysis of Human-infecting Leptospira borgpetersenii isolates in Sri Lanka expanded PF07598 gene family repertoire, less overall genome reduction than bovine isolates
Zusammenfassung: Leptospira borgpetersenii commonly causes human leptospirosis, including severe disease. The first published analysis of L. borgpetersenii, performed on two strains of serovar Hardjo (L550 and JB197), concluded that the L. borgpetersenii genome is in the process of genome decay with functional consequences leading to a more obligately host-dependent life cycle. Yet whole genome analysis has only been carried out on few strains of L. borgpetersenii, with limited closed genomes and comprehensive analysis. Herein we report the complete, circularized genomes of seven non-Hardjo Leptospira borgpetersenii isolates from human leptospirosis patients in Sri Lanka. These isolates (all ST144) were found to be nearly identical by whole genome analysis; serotyping showed they are a novel serovar. We show that the L. borgpetersenii isolated from humans in Sri Lanka are less genomically decayed than previously reported isolates: fewer pseudogenes (N=141) and Insertion Sequence (IS) elements (N=46) compared to N=248, N=270, and N=400 pseudogenes, and N=121 and N=116 IS elements in published L. borgpetersenii Hardjo genomes (L550, JB197 and TC112). Compared to previously published L. borgpetersenii whole genome analyses showing two to three VM proteins in L. borgpetersenii isolates from cattle, rats and humans, we found that all of the human L. borgpetersenii isolates from Sri Lanka, including previously reported serovar Piyasena, have 4 encoded VM proteins, one ortholog of L. interrogans Copenhageni LIC12339 and 3 orthologs of LIC12844. Our findings of fewer pseudogenes, IS elements and expansion of the LIC12844 homologs of the PF07598 family in these human isolates suggests that this newly identified L. borgpetersenii serovar from Sri Lanka has unique pathogenicity. Comparative genome analysis and experimental studies of these L. borgpetersenii isolates will enable deeper insights into the molecular and cellular mechanisms of leptospirosis pathogenesis. Author SummaryLeptospirosis is an emerging bacterial zoonosis worldwide. Leptospira borgpetersenii predominates as the cause of human leptospirosis in some agricultural contexts. We address here the relatively neglected comparative genome analysis of L. borgpetersenii. We show here that L. borgpetersenii isolated from humans in Sri Lanka have less genome reduction compared to available cattle isolates and have novel virulence characteristics compared to isolates from other animals including cattle and rats.
Autoren: Joseph M. Vinetz, I. Senavirathna, D. Jayasundara, J. Warnasekara, S. B. Agampodi, E. J. Putz, J. E. Nally, D. O. Bayles, R. Chaurasia
Letzte Aktualisierung: 2024-09-17 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.17.613401
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.17.613401.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
Vielen Dank an biorxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.
Referenz Links
- https://sangerpathogens.github.io/circlator
- https://github.com/tseemann/prokka
- https://crisprcas.i2bc.paris-saclay.fr/CrisprCasFinder/Index
- https://www.genomicepidemiology.org/services
- https://isfinder.biotoul.fr
- https://pubmlst.org/leptospira/
- https://darlinglab.org/mauve/mauve.html
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/
- https://hmmer.org/