Home Medizin Neue genetische Mechanismen der Tetracyclin-Resistenz bei Darmbakterien entdeckt

Neue genetische Mechanismen der Tetracyclin-Resistenz bei Darmbakterien entdeckt

von NFI Redaktion

Antibiotikaresistenz ist weltweit ein bedeutendes und wachsendes medizinisches Problem. Forscher am Marine Biological Laboratory (MBL) haben eine neuartige genetische Anordnung entdeckt, die einem häufig auftretenden Bakterium im menschlichen Darm helfen könnte. Bacteroides fragilis schützt sich vor Tetracyclin, einem weit verbreiteten Antibiotikum.

Obwohl diese Erkenntnisse nicht unmittelbar zu neuen Strategien zur Bekämpfung von Tetracyclin-resistenten Bakterien führen werden, legen sie bisher unbekannte genetische Arrangements offen, die Antibiotikaresistenzen verleihen. Ein solches Verständnis könnte bei der Entwicklung neuer Wege zur Eindämmung der Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen durch genetische Manipulation oder andere Methoden hilfreich sein.

Die Ergebnisse der Studie wurden von den MBL-Wissenschaftlern Joseph Vineis, Mitchell Sogin und Blair Paul sowie Kollegen vom MBL, dem Argonne National Laboratory und der University of Chicago in der Zeitschrift mBio veröffentlicht.

Die Bakterien, die untersucht wurden, stammten von einem Patienten mit Colitis ulcerosa, wo sie während Entzündungsphasen reichlich vorhanden waren. Das Forschungsteam analysierte eine Vielzahl von Proben von Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen, die chirurgisch behandelt wurden, um die Entzündung zu lindern.

Die Proben wurden am MBL mit Hilfe der Shotgun-Metagenomik untersucht, die Sequenzen für das gesamte genetische Material einer mikrobiellen Zellgemeinschaft generiert. Dies ermöglichte auch die Kultivierung von Bakterienstämmen aus der Gemeinschaft und lieferte Daten, um die Aktivität der Tetracyclin-Resistenzgene beim Wachstum in Gegenwart von Tetracyclin zu beobachten.

„Als wir die Daten analysierten, gab es ein sehr deutliches Signal, das auf eine hohe Anzahl von Kopien bestimmter Genomregionen hinwies. Eine dieser stark kopierten Regionen enthielt viele Gene, die eine Tetracyclinresistenz verliehen“, erklärt Vineis. Dies führte zu weiteren Untersuchungen.

Die stark kopierten Genomabschnitte enthielten DNA-Fragmente, die sich innerhalb des Genoms bewegen oder in ein anderes Genom übertragen können. Diese mobilen genetischen Elemente, bekannt als Transposons, sind wichtige Mechanismen, die Bakterien Anpassungen an die Umwelt ermöglichen, ohne diese neu zu erfinden. Im menschlichen Darm, wo viele Bakterienarten in unmittelbarer Nähe zueinander existieren, besteht ein hohes Potenzial für den Austausch genetischen Materials, insbesondere während einer Entzündung.

Dieser horizontale Transfer von genetischem Material zwischen verschiedenen Arten wird als Schlüsselmechanismus angesehen. Blair Paul, Assistenzwissenschaftler am MBL, erklärt: „Wir glauben, dass diese Transposons ein wichtiges Fahrzeug für den horizontalen Gentransfer darstellen.“

Die Bakterien reagieren offensichtlich auf das Vorhandensein von Tetracyclin in der Umgebung und initiieren die Produktion eines Transposons, das das Resistenzgen trägt, erklärt Vineis.

In den Untersuchungen wurde festgestellt, dass der Teil des Transposons, der das Resistenzgen enthält, in zwei verschiedenen Formen im Genom vorkommt. Es wird angenommen, dass diese Formenvielfalt für den Erfolg von Bacteroides fragilis während einer Entzündung entscheidend ist, obwohl weitere Forschung erforderlich ist, um den genauen Zusammenhang zu bestätigen.

Paul merkt an, dass die Ergebnisse neue Fragen über die Rolle des Gentransfers in der menschlichen Gesundheit aufwerfen und wie diese Transposons kontrolliert und im Laufe der Zeit evolutionär adaptiert werden.

„Dieser Fund wird zwar unsere Kenntnisse über Antibiotikaresistenzen nicht grundlegend verändern, stellt jedoch einen neuartigen Mechanismus dar, dem wir weiter nachgehen können“, sagt Vineis. „In der mikrobiellen Welt gibt es viele unbekannte Mechanismen von Angriffen und Verteidigungen.“

Quelle:

Meeresbiologisches Labor

Zeitschriftenreferenz:

Vineis, JH, et al. (2024). Ein neuartiges konjugatives Transposon, das ein autonom amplifiziertes Plasmid trägt. mBio. doi.org/10.1128/mbio.02787-23.

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