เชื้อราประวัติศาสตร์ที่ให้โลกเพนิซิลลินมีลำดับจีโนม

ในปี 1928 นักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตอเล็กซานเดอร์เฟลมมิ่งสร้างประวัติศาสตร์ ในแม่พิมพ์ทั่วไป - พบได้ทั่วไปว่าสายพันธุ์เติบโตขึ้นโดยบังเอิญในจานเลี้ยงเชื้อของStaphylococcus- เขาค้นพบคุณสมบัติของยาต้านจุลชีพที่เขาจะใช้ประโยชน์จากการพัฒนายาปฏิชีวนะที่ผลิตครั้งแรกเพนิซิลลิน-

ที่สายพันธุ์ดั้งเดิมของเพนิซิลเลียมเชื้อราได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างคึกคักไปหลายสิบปีแล้ว - แช่แข็งมีชีวิตอยู่สำหรับลูกหลาน - แต่ตอนนี้เป็นครั้งแรกที่จีโนมของมันได้รับการจัดลำดับ และเช่นเดียวกับการค้นพบของเพนิซิลลินเองการวิจัยพัฒนาขึ้นเป็นหน่อจากสิ่งอื่น

"เดิมเราตั้งใจจะใช้เชื้อราของ Alexander Fleming สำหรับการทดลองที่แตกต่างกัน"Timothy Barraclough นักชีววิทยาวิวัฒนาการอธิบายของ Imperial College London และ Oxford University “ แต่เราตระหนักว่าเราประหลาดใจที่ไม่มีใครได้จัดลำดับจีโนมของต้นฉบับนี้เพนิซิลเลียมแม้จะมีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ต่อสนาม "

ลำดับที่ได้มาใหม่ได้รับการเปรียบเทียบกับสองในภายหลังผลิตในเชิงพาณิชย์เพนิซิลเลียมจีโนมจากสหรัฐอเมริกาช่วยให้นักวิจัยเห็นว่าการผลิตระดับอุตสาหกรรมมีการเปลี่ยนแปลงการแต่งหน้าทางพันธุกรรมเล็กน้อยของแม่พิมพ์เมื่อเวลาผ่านไปและระยะทาง

เพนิซิลเลียมและแม่พิมพ์อื่น ๆ ผลิตโมเลกุลของยาปฏิชีวนะตามธรรมชาติซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบการป้องกันของตัวเองกับจุลินทรีย์ เนื่องจากจุลินทรีย์มีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในการตอบโต้การป้องกันเหล่านี้ - ลักษณะที่ทำให้เกิดปัญหาในรูปแบบของการดื้อยาปฏิชีวนะ- แม่พิมพ์เช่นกันวิวัฒนาการในการตอบสนอง

มันเป็นเหมือนการแข่งขันทางอาวุธในระดับกล้องจุลทรรศน์และศึกษาว่าแม่พิมพ์วิวัฒนาการสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับปัญหาการต่อต้านยาปฏิชีวนะในวันนี้

"งานวิจัยของเราสามารถช่วยสร้างแรงบันดาลใจให้กับการแก้ปัญหาใหม่เพื่อต่อสู้กับการต่อต้านยาปฏิชีวนะ"นักชีววิทยา Ayush Pathak กล่าวของ Imperial College London

เพื่อดำเนินการวิจัยของพวกเขาทีมได้ละลายตัวอย่างของเฟลมมิ่งเพนิซิลิเลียมแดงและเพิ่มขึ้นอีกครั้ง แม่พิมพ์ที่ปลูกสดนั้นถูกสุ่มตัวอย่างและจัดลำดับ จีโนมที่เกิดขึ้นนั้นถูกเปรียบเทียบกับสายพันธุ์สหรัฐฯ

เฟลมมิ่งเพนิซิลเลียมอาจเป็นผู้ก่อตั้งยาเพนิซิลลินในสหราชอาณาจักร แต่ในสหรัฐอเมริกาการผลิตอุตสาหกรรมเริ่มต้นด้วยการแยกจากกันจากแคนตาลูปรา สายพันธุ์นี้อยู่ภายใต้การรักษาด้วยการกลายพันธุ์เช่นการฉายรังสีด้วยรังสีเอกซ์และแสงอัลตราไวโอเลตและการเลือกเทียมเพื่อสร้างสายพันธุ์ที่มีอัตราการผลิตเพนิซิลินสูง

ความแตกต่างใด ๆ ระหว่างแม่พิมพ์เฟลมมิ่งและแม่พิมพ์ของสหรัฐอเมริกาเป็นผลมาจากความแตกต่างของวิวัฒนาการในสายพันธุ์แคนตาลูปป่าหรือขั้นตอนแรกในการกลายพันธุ์และการเลือกประดิษฐ์

ในการเปรียบเทียบทั้งสองนักวิจัยมองยีนสองชนิด - กลุ่มที่เข้ารหัสเอนไซม์ที่ช่วยในการผลิตเพนิซิลลินและผู้ที่ควบคุมการผลิตเอนไซม์เดียวกัน

แม่พิมพ์เฟลมมิ่งและแม่พิมพ์สหรัฐมีรหัสพันธุกรรมที่เหมือนกันสำหรับเอนไซม์ที่มีกฎระเบียบมันกลับกลายเป็นว่า ที่น่าสนใจคือแม่พิมพ์ของสหรัฐอเมริกามีสำเนามากขึ้น - ซึ่งจะช่วยให้สายพันธุ์เหล่านั้นผลิตเพนิซิลลินมากขึ้น

นั่นไม่ใช่สิ่งที่คาดไม่ถึงเนื่องจากพวกเขาได้รับการปลูกฝังโดยเฉพาะเพื่อจุดประสงค์นั้น แต่มันให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับผลลัพธ์ของกระบวนการ domestication

อย่างไรก็ตามยีนที่เข้ารหัสนั้นแตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างสายพันธุ์สหราชอาณาจักรของเฟลมมิงและสายพันธุ์สหรัฐ ทีมนี้เชื่อว่าเป็นผลมาจากวิวัฒนาการตามธรรมชาติอาจตอบสนองต่อความแตกต่างในจุลินทรีย์ที่คุกคามแม่พิมพ์ในสภาพแวดล้อมท้องถิ่นของพวกเขา

นี่คือความแตกต่างที่พัฒนาขึ้นตามธรรมชาติซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญในการช่วยพัฒนาวิธีแก้ปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะ

"การผลิตอุตสาหกรรมของเพนิซิลลินมุ่งเน้นไปที่ปริมาณที่เกิดขึ้นและขั้นตอนที่ใช้ในการปรับปรุงการผลิตเทียมนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงจำนวนยีน"Pathak กล่าว-

“ แต่เป็นไปได้ว่าวิธีการทางอุตสาหกรรมอาจพลาดวิธีแก้ปัญหาบางอย่างสำหรับการปรับแต่งการออกแบบเพนิซิลลินให้เหมาะสมและเราสามารถเรียนรู้จากการตอบสนองตามธรรมชาติไปสู่วิวัฒนาการของการต่อต้านยาปฏิชีวนะ”

การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในรายงานทางวิทยาศาสตร์-