Mikrobai: E. coli

https://www.cdc.gov/ecoli/index.html
Į blog'o duris beldžiasi naujasis skyrelis "Mikrobai", kuriame galėsite susipažinti su pačiais įvairiausiais mikropasaulio atstovais. Laukiu Jūsų pasiūlymų bei pageidavimų, o pirmasis įrašas apie visuomenės siaubą, tačiau laboratorijos draugą - E. coli.

https://hubpages.com/education/Understanding-The-E-Coli-Bacteria
Escherichia coli (trumpinama E. coli) – gramneigiama, lazdelės formos, koliforminė, fakultatyvinė anaerobinė bakterija. E. coli yra didelė, pasižyminti plačia įvairove, bakterijų grupė. Įprastai, E. coli yra aptinkamos žmogaus bei gyvūnų virškinimo traktuose. Dauguma E. coli yra nežalingos ir svarbios mūsų žarnynui. Gyvūnų žarnynuose E. coli bakterijos gamina vitaminą K2 ir apsaugo žarnyną nuo patogeninių bakterijų kolonizacijos (simbiotiniai santykiai, abipusė nauda).


Tačiau, kai kurios jų yra patogeninės, tai yra, gali sukelti ligas (būtent apie tokias E. coli ir žino plačioji visuomenė). Kai kurios E. coli gali sukelti viduriavimą, o kitos gali sukelti šlapimo takų infekcijas, kvėpavimo takų ar plaučių uždegimą, bei kitas ligas. E. coli, kurios sukelia viduriavimą, gali būti perduotos per užterštą vandenį ar maistą, kontakto su gyvūnais ar žmonėmis metu.

Patogeniniai E. coli kamienai suskirstyti į patotipus (kamienų grupė, kuri pasižymi tokiu pačiu patogeniškumu tam tikram šeimininkui). Su viduriavimu siejami šeši E. coli patotipai:
  • Enterotoksigeninės E. coli (ETEC); 
  • Enteropatogeninės E. coli (EPEC); 
  • Enteroinvazinės E. coli (EIEC); 
  • Šiga toksiną gaminančios E. coli (STEC). STEC tai pat gali būti vadinamos enterohemoraginėmis E. coli (EHEC); 
  • Enteroagregatinės E. coli (EAEC); 
  • Adhezinės-invazinės E. coli (AIEC).

Šiek tiek apie kiekvieną patotipą.


ETEC. Šios E. coli bakterijos plonosiose žarnose fimbrijomis prisitvirtina prie enterocitų (gleivinės ląstelių). ETEC gamina dviejų tipų baltyminius enterotoksinus (egzotoksinai, išskiriami plonajame žarnyne):
  • Savo funkcija ir struktūra LT enterotoksinas (jautrus karščiui) panašus į choleros toksiną. Šis toksinas didina cAMP (ciklinio adenozinmonofosfato) kiekį ląstelėse, o tai sukelia skysčių bei chloro jonų (Cl-) tekėjimą į žarnyno ertmę; 
  • ST enterotoksinas (atsparus karščiui), kuris sukelia cGMP (ciklinio guanozinmonofosfato) kaupimąsi enterocituose ir skysčių bei elektrolitų tekėjimą į žarnyno ertmę.
ETEC kamienai yra neinvazinai, tai yra, šio tipo bakterijos nepatenka už žarnyno ribų. ETEC bakterijos yra dažniausios vaikų viduriavimo sukėlėjos. Kiekvienais metais ETEC sukelia daugiau nei 200 milijonų viduriavimo atvejų ir 380 000 mirčių (daugiausiai mirčių užfiksuojama besivystančiose šalyse).

EPEC. Kaip ir ETEC, EPEC sukelia viduriavimą, tačiau skiriasi šių tipų bakterijų molekuliniai kolonizacijos mechanizmai ir etiologija (ligų atsiradimo priežastys ir sąlygos). EPEC negamina ST ir LT tokisnų, bet naudoja adheziną intiminą, kad prisitvirtintų prie šeimininko žarnyno ląstelių. Šio patotipo bakterijos turi panašius virulentiškumo faktorius kaip ir Shigella bakterijos. Prisitvirtinimas prie žarnyno gleivinės sukelia šeimininko ląstelių aktino (ląstelės citoskeleto baltymas) persitvarkymą, sukeliantį ryškią ląstelės deformaciją. EPEC bakterijos yra invazinės ir sukelia uždegiminį atsaką.

EIEC. Šio patotipo bakterijos sukelia sindromą, identišką šigeliozei, kuriai būdingi gausus viduriavimas ir aukšta temperatūra.

EHEC. Žinomiausias šio patotipo narys yra O157:H7 kamienas, kuris sukelia kraujingą viduriavimą be karščiavimo. EHEC gali sukelti hemolizinį-ureminį sindromą (HUS) (anemija, sukelta dėl raudonųjų kraujo ląstelių naikinimo) ir staigų inkstų nepakankamumą. Prisitvirtinimui prie šeimininko ląstelių jos naudoja fimbrijas, yra invazinės bei gamina šiga toksiną, kuris sukelia intensyvų imuninį atsaką.

EAEC. Taip pavadintos dėl to, kad turi fimbrijas, kurios agreguoja (sulipina) audinių ląsteles. EAEC jungiasi prie žarnyno gleivinės ir sukelia vandeningą viduriavimą be karščiavimo. EAEC yra neinvazinės. Jos gamina hemoliziną (kraujo serumo antikūnas, kuris naikina eritrocitus) ir ST enterotoksiną, panašų į ETEC.

AIEC. AIEC gali patekti į žarnyno epitelines ląsteles ir daugintis jų viduje. Manoma, kad šio patotipo bakterijos geba išplisti šeimininkuose, turinčius įgimtą defektinį imunitetą. AIEC siejamos su Krono liga (lėtinė žarnyno liga).

Nors plačiajai visuomenei E. coli asocijuojasi su neretai žiniasklaidoje pasirodančiais pranešimais apie išvardintų bakterijų tipų sukeltus ligų protrūkius, mokslininkams E. coli yra laboratorijos kolegos. Kaip minėjau įrašo pradžioje, E. coli rūšiai priskiriama didelė įvairovė kamienų ir ne visi jų yra patogeniški. Toliau trumpai aprašysiu apie tai, kodėl su E. coli bakterijomis tenka susidurti kiekvienam biosrities mokslininkui.

http://news.unl.edu/newsrooms/unltoday/article/unl-scientists-to-update-e-coli-research/
Palyginus su eukariotinėmis, prokariotinės ląstelės (bakterijos) yra gana paprastos, todėl yra idealūs modeliai tiriant daugumą pagrindinių biocheminių ir molekulinės biologijos aspektų. Labiausiai ištirta bakterijų rūšis yra E. coli, kuri nuo seno yra mėgstamas organizmas tiriant pagrindinius molekulinės genetikos mechanizmus. Tirdami būtent šias bakterijas supratome daugumos dabartinių molekulinės biologijos koncepcijų, tokių kaip DNR replikacija, genetinis kodas, genų ekspresija ir baltymų sintezė.

Molekuliniai biologai tyrimams pasirinko E. coli tiek dėl ląstelės paprastumo, tiek dėl paprastumo jas auginant ir tiriant laboratorinėmis sąlygomis. Pavyzdžiui, E. coli genomas yra sudarytas iš apytiksliai 4,6 milijonų bazių porų (4,6 Mbp) ir koduoja apie 4000 skirtingų baltymų, o žmogaus genomas yra beveik 1000 kartų ilgesnis (apie 3 milijardai bazių porų) ir koduoja apie 100 000 skirtingų baltymų. Nedidelis E. coli genomo dydis suteikia akivaizdų privalumą atliekant genetinę analizę. Yra nustatyta visa E. coli genomo seka.

Molekulinės genetikos eksperimentai yra palengvinti greito E. coli augimo laboratorinėmis sąlygomis (tinkamos augimui sąlygos yra puikiai žinomos). Priklausomai nuo kultivavimo sąlygų, E. coli dalijasi kas 20-60 minučių. Taip pat, E. coli suformuoja atskiras kolonijas tiek pusiau kietose, tiek kietose mitybinėse terpėse. Kadangi bakterinės kolonijos, sudarytos iš maždaug 108 ląstelių, susidaro per naktį, galima paprastai ir greitai atsirinkti skirtingus E. coli kamienų genetinius variantus, pavyzdžiui, mutantus, atsparius konkrečiam antibiotikui.

Maistinių medžiagų mišinys, kuriame E. coli dauginasi greičiausiai, susideda iš gliukozės, druskų ir įvairių organinių medžiagų, pavyzdžiui, aminorūgštys, vitaminai ir nukleorūgščių pirmtakai. Tačiau E. coli geba augti ir žymiai paprastesnės sudėties mitybinėse terpėse, susidedančiose tik iš druskų, azoto šaltinio (pavyzdžiui, amoniako) ir anglies bei energijos šaltinio (pavyzdžiui, gliukozės). Tokiose terpėse bakterijos auga šiek tiek lėčiau (generacijos laikas apie 40 minučių), nes joms reikia pačioms susisintetinti aminorūgštis, nukleotidus ir kitas organines medžiagas. E. coli gebėjimas atlikti šias biosintezės reakcijas paprastos sudėties terpėse padarė jas naudingas išsiaiškinant biosintezei reikalingus biocheminius kelius. Taigi, E. coli bakterijų greitas augimas ir nedideli maistinių medžiagų poreikiai labai palengvino esminius (fundamentalius) molekulinės biologijos ir biochemijos tyrimus.
 
Šiam kartui tiek. Siūlykite kitus mikrobus, apie kuriuos norėtumėte sužinoti daugiau.

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • https://www.cdc.gov/ecoli/general/index.html
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Pathogenic_Escherichia_coli#Serotypes
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9917/
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Heat-labile_enterotoxin

Komentarų nėra:

Rašyti komentarą

Follow by Email