Históricamente, controlar enfermedades transmitidas por mosquitos, como el dengue o el virus del Nilo Occidental, ha sido difícil debido a la falta de vacunas efectivas y a las preocupaciones sobre el impacto ambiental de los insecticidas. Por lo tanto, los científicos han recurrido a la manipulación Wolbachia , una bacteria parasitaria dentro de los mosquitos, como una forma de controlar la aptitud reproductiva de las poblaciones de mosquitos que transmiten enfermedades humanas.
En un nuevo estudio en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo internacional que incluye científicos del Laboratorio de Biología Marina MBL y la Universidad de Chicago identificaron un nuevo elemento de ADN móvil en Wolbachia que puede contribuir a mejorar las estrategias de control de los mosquitos vectores de enfermedades.
Dirigidos por Julie Reveillaud de INRA, Francia, y Sarah Bordenstein de la Universidad de Vanderbilt, los investigadores reconstruyeron genomas casi completos de Wolbachia aislado de ovarios individuales de cuatro Culex pipiens mosquitos. En el proceso, identificaron un nuevo plásmido: una pieza circular de ADN que puede replicarse independientemente de los cromosomas. Un plásmido es un elemento de ADN móvil, lo que significa que puede transferirse de una célula a otra y puede tener grandes implicacionespara la aptitud y la evolución de una especie microbiana. Debido a la capacidad de los elementos genéticos móviles de propagarse a través de diferentes Wolbachia celdas, y por lo tanto a través de a Wolbachia población, prometen controlar las poblaciones de mosquitos que pueden transmitir enfermedades.
"Nuestros datos muestran que este nuevo plásmido está muy extendido en todo el mundo Wolbachia poblaciones que infectan C. pipiens mosquitos en todo el mundo, lo que implica que tiene un papel esencial. La idea de que puede permitir la transformación de la Wolbachia la población es simplemente muy emocionante ", dice el autor principal del estudio, A. Murat Eren Meren, profesor asistente de medicina en la Universidad de Chicago y miembro de MBL.
Wolbachia se transmite de madre a hijo y puede influir en el comportamiento reproductivo de su huésped mosquito. Wolbachia puede modificar los espermatozoides, por lo que si un macho infectado se empareja con una hembra no infectada o con una cepa diferente de W olbachia , los embriones no pueden desarrollarse. El mecanismo detrás de esta destrucción embrionaria se encuentra dentro de otro elemento genético móvil en el Wolbachia genoma
" Wolbachia las poblaciones no se prestan a la modificación genética directa. Si bien un plásmido natural parece muy prometedor para eludir esas limitaciones, todavía no tenemos ninguna evidencia que sugiera la posibilidad o eficacia de cualquier transformación a través de este plásmido ", dice Meren." Nosotrosacabo de descubrir su existencia, y el tiempo dirá cuán útil es ".
"Otras preguntas interesantes para las que aún no tenemos respuestas claras incluyen si existe una relación ancestral entre el plásmido y otros elementos genéticos móviles de Wolbachia, y si estos interactúan o no ", agrega Reveillaud.
Esta colaboración comenzó en MBL en 2011, cuando Meren y Reveillaud reunieron sus antecedentes de evolución computacional y molecular para explorar preguntas en ecología microbiana en el Centro Bay Paul de MBL. Años después, comenzaron a examinar Wolbachia diversidad genómica al enfocarse en mosquitos individuales capturados en la naturaleza, en lugar de usar cepas de mosquitos de laboratorio. Con la ayuda de los ex científicos de MBL Sarah Bordenstein y Seth Bordenstein de la Universidad de Vanderbilt, que tienen experiencia en Wolbachia , comenzaron a desentrañar las complejidades de la Wolbachia genoma
" Wolbachia es particularmente difícil de estudiar porque, a diferencia de las bacterias de vida libre, no puede cultivarse en medios libres de células. A través de esta colaboración interdisciplinaria, pudimos separar los genomas del mosquito huésped Wolbachia, y sus elementos móviles ", dice Sarah Bordenstein.
Mientras que fragmentos de este nuevo plásmido habían aparecido en anteriores Wolbachia estudios de secuenciación, estos fragmentos nunca se habían ensamblado en una pieza circular completa y no se reconoció su naturaleza extracromosómica, probablemente debido a limitaciones computacionales. El equipo pudo superar estas limitaciones mediante el empleo de una combinación de estrategias de vanguardia, tales comocomo metagenómica resuelta genoma y secuenciación de lectura larga.
"La plataforma bioinformática clave que nos permitió estudiar los metagenomas de mosquitos y Wolbachia los pangenomas en este estudio, y las conexiones entre científicos con habilidades distintas que hicieron posible este descubrimiento, se desarrollaron en la MBL ", dice Meren." Casi todos en este documento están de alguna manera vinculados a la MBL ".
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Materiales proporcionado por Laboratorio de biología marina . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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