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Pocket Science: Mäuse, die von der Pest geplagt werden, und wie man Mutationen in Echtzeit beobachtet

Anonim

Nicht genau Pocket Science umfasst kürzere Aufsätze zu neuen Storys sowie Links zu detaillierteren Takes, sofern verfügbar. Es soll die übliche Kost von detaillierten Stücken, die für diesen Blog typisch sind, ergänzen.

Seuchenlaufende Mäuse verursachen Epidemien

Das Bakterium hinter der Beulenpest - Yersinia pestis - hat eine berüchtigte Erfolgsgeschichte beim Massaker von Menschen hinterlassen und mindestens drei große Pandemien hervorgebracht, darunter den Schwarzen Tod des 14. Jahrhunderts. Es ist jedoch hauptsächlich eine Nagetierkrankheit und befällt regelmäßig die schwarzschwanzigen Präriehunde Nordamerikas. Es ist ein rätselhafter Killer. Es wird jahrelang relativ still bleiben, bevor es plötzlich zu einer Epidemie kommt, die innerhalb weniger Wochen fast alle Präriehunde in infizierten Kolonien tötet. Nun hat Daniel Sakeld von der Stanford University den Täter hinter diesen Lauk-and-Kill-Zyklen gefunden - die kleine Heuschreckenmaus.

Präriehundkolonien und ihre Krankheiten sind im Allgemeinen voneinander isoliert. Obwohl Yersinia sehr hartnäckig ist, verschwindet es mit der Zeit, wenn es keine neue Gruppe von Gastgebern findet. Die Grashüpfermaus bietet eine solche Gelegenheit, indem sie als alternativer und äußerst mobiler Host für Yersinia fungiert . Es ist ein Pestläufer. Indem er durch das Grasland flieht, schafft er unbeabsichtigt ein Netzwerk zwischen ansonsten nicht verbundenen Kolonien, wodurch sich Yersinia Korridore erschließen kann.

Durch die Erstellung eines mathematischen Modells und die Beobachtung beider Nagetiere in freier Wildbahn fand Sakeld heraus, dass nur ein kleiner Teil der Präriehunde bei Abwesenheit der Maus von der Pest geplagt wird. Unter diesen Bedingungen breiten sich Infektionen während Kämpfen und feindlichen Übernahmen zwischen Nachbarn sehr langsam aus. Wenn die Anzahl der Mäuse eine Schwelle überschreitet, sind tödliche Pestepidemien praktisch garantiert.

Die Zahl der Heuschreckenmäuse in den Wiesen steigt und fällt im Laufe der Zeit, ein Zyklus, der Leben oder Tod für den Präriehund bedeuten kann. Diese langwierigen Muster und plötzlichen Todesfälle werden auch von vielen anderen tödlichen Krankheiten wie Anthrax und Hantaviren gemeinsam genutzt. In diesen Fällen könnten alternative Wirte wie die Heuschreckenmaus auch an dem plötzlichen Aufstieg tödlicher Epidemien beteiligt sein.

Referenz: PNAS //dx.doi.org/10.1073/pnas.1002826107

Ereignisse treten in Echtzeit auf und beobachten die Entstehung von Mutationen

Das Leben ist ein gewaltiges Spiel mit chinesischen Flüstern - es werden ständig Informationen weitergegeben und dabei entstehen Fehler. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle in zwei Hälften teilt, wird ihre genetische Information kopiert, und es besteht eine geringe Chance, dass sich Fehler (oder "Mutationen") einschleichen. Einige dieser Mutationen sind von Vorteil, andere sind fatal. In jedem Fall liefern sie den Brennstoff für die Evolution und erzeugen die Variation, auf die die natürliche Auslese wirkt.

Jetzt hat Marina Elez von der Descartes Medical School der Universität Paris einen Weg gefunden, Mutationen in Echtzeit zu erkennen. Sie kann sich die Zellen teilen und buchstäblich den Moment beobachten, in dem Mutationen im gesamten Genom auftreten. Die Technik funktioniert in Bakterien und könnte erweitert werden, um die Entstehung von Mutationen in komplexeren Zellen oder sogar von Krebs zu untersuchen.

Mutationen zu studieren ist nicht einfach. Sie sind sehr selten und die meisten erzeugen keine spürbaren Effekte, die ihre Präsenz verraten würden. Meistens nicht, sie werden durch Korrekturlesen von Proteinen repariert, die auf Fehler in kopierter DNA achten und diese wieder in Form bringen. Elez erkannte, dass diese Korrekturleser sie zum Ort der Mutationen führen konnten - alles, was sie brauchte, war zu folgen. Sie konzentrierte sich auf einen bakteriellen Korrekturleser namens MutL, der große Cluster um Mutationen bildet, die er nicht reparieren kann. Elez hat MutL mit einem Molekül markiert, das im Dunkeln leuchtet. Das Ergebnis: Bakterien, die an jedem Punkt ihres Genoms mit einer irreparablen Mutation winzige Lichtstrahlen abgeben.

Durch das Zählen dieser hellen Punkte konnte Elez die Mutationsrate in ihren Bakterien abschätzen. Und zum Glück entsprach ihre Einschätzung den Vorhersagen früherer Studien. Elez meint auch, dass der Ansatz bei anderen Lebewesen funktionieren sollte, da das Korrekturlesen von Proteinen wie MutL von Spezies zu Spezies sehr ähnlich ist. Die technischen Herausforderungen sind in komplizierteren Zellen möglicherweise größer, aber das Prinzip, Mutationen in Echtzeit zu beobachten, ist solide. Und das eröffnet viele Möglichkeiten. Sie könnten zum Beispiel Tumoren betrachten, um zu sehen, wann und wo die genetischen Veränderungen, die einen Krebs verursachen, entstehen werden.

Referenz: Current Biology //dx.doi.org/10.1016/j.cub.2010.06.071

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