Microbiology (United Kingdom)

Các trình tự lặp lại ngắn được phân tách thường xuyên (CRISPR) và các protein liên quan đến chúng (CAS) cấu thành một hệ thống phòng vệ chống virus mới mẻ phổ biến trong các prokaryotes. Các trình tự lặp lại được phân tách bởi các đoạn không mã hóa (spacer), một số đoạn trong số đó tương đồng với các trình tự trong các yếu tố di truyền di động. Mặc dù toàn bộ quá trình liên quan vẫn chưa được xác định rõ ràng, nhưng người ta đã biết rằng các đoạn không mã hóa mới được đưa vào vị trí CRISPR của vật chủ trong suốt thách thức từ virus (phage), giúp tạo ra khả năng kháng lại virus một cách đặc hiệu. Hơn nữa, đã được chứng minh rằng sự can thiệp như vậy dựa trên các RNA nhỏ mang theo các đoạn không mã hóa. Những RNA này sẽ hướng dẫn hệ thống bảo vệ tới các phân tử bên ngoài mang theo các trình tự phù hợp với các đoạn không mã hóa. Dù vai trò này là rất thiết yếu, nhưng cơ chế tiếp nhận các đoạn không mã hóa vẫn chưa được giải quyết. Một bước tiến đầu tiên đến từ việc phát hiện các động thái liên quan đến các nguyên liệu đoạn không mã hóa (proto-spacers) của Streptococcus thermophilus, cho thấy sự nhận diện đặc hiệu của các trình tự cho người hiến tặng trong loài này. Tại đây, chúng tôi cho thấy rằng sự bảo tồn của các động thái kề bên proto-spacer (PAMs) là một chủ đề phổ biến cho các hệ thống CRISPR đa dạng nhất. Chuỗi PAM phụ thuộc vào biến thể CRISPR-CAS, ngụ ý rằng có một sự lựa chọn đặc hiệu liên quan đến loại CRISPR (hướng theo động thái) cho các đoạn không mã hóa, điều này sau đó xác định mục tiêu sự can thiệp. PAMs cũng hướng dẫn định hướng của các đoạn không mã hóa trong các dãy lặp lại. Đáng chú ý, các quan sát dựa trên tính cực như vậy cho thấy sự tránh xa sẽ xảy ra đối với việc nhận diện các nguyên liệu đoạn không mã hóa trên các phân tử RNA được phiên mã như một quy luật chung.

Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong các quá trình địa hoạt trong sinh quyển, đặc biệt trong các lĩnh vực biến đổi sinh học các nguyên tố và chu trình sinh địa hóa, biến đổi kim loại và khoáng chất, phân hủy, phong hóa sinh học, và hình thành đất và trầm tích. Tất cả các loại vi sinh vật, bao gồm prokaryotes và eukaryotes cũng như các mối liên kết cộng sinh giữa chúng với nhau và với ‘các sinh vật bậc cao’, đều có thể đóng góp tích cực vào các hiện tượng địa chất, trong đó các quá trình địa vi sinh học chủ yếu liên quan đến các biến đổi của kim loại và khoáng chất. Vi sinh vật có nhiều thuộc tính có thể tác động đến sự thay đổi dạng tồn tại của kim loại, độc tính và độ di động, cũng như sự hình thành hay phân giải hay suy thoái khoáng chất. Những cơ chế này là những thành phần quan trọng trong các chu trình sinh địa hóa tự nhiên cho kim loại cũng như các nguyên tố liên quan trong sinh khối, đất, đá và khoáng sản, ví dụ như lưu huỳnh và photpho, các nguyên tố bán kim loại, actini và các đồng vị phóng xạ kim loại. Ngoài việc quan trọng trong các quá trình sinh quyển tự nhiên, biến đổi kim loại và khoáng chất có thể có những hậu quả tích cực hoặc tiêu cực trong bối cảnh con người. Phục hồi sinh học là việc áp dụng các hệ thống sinh học để làm sạch ô nhiễm hữu cơ và vô cơ, với vi khuẩn và nấm là những sinh vật quan trọng nhất cho việc phục hồi, giữ lại hoặc khử độc các chất ô nhiễm kim loại và các đồng vị phóng xạ. Một số khoáng sinh học hoặc nguyên tố kim loại do vi sinh vật lắng đọng có tính chất xúc tác và những thuộc tính khác ở dạng nanoparticle, tinh thể hoặc keo, và điều này có liên quan đến sự phát triển của các vật liệu sinh học mới cho các mục đích công nghệ và kháng khuẩn. Mặt tiêu cực, các biến đổi kim loại và khoáng chất do vi sinh vật có thể dẫn đến sự hư hại và phá hủy các vật liệu tự nhiên và tổng hợp, vật liệu xây dựng dựa trên đá và khoáng sản (ví dụ: bê tông), nước thải mỏ có tính axit và ô nhiễm kim loại liên quan, ăn mòn sinh học của kim loại, hợp kim và các chất liên quan, và những tác động bất lợi đối với dạng tồn tại của đồng vị phóng xạ, tính di động và khả năng giữ lại, tất cả đều có những hậu quả xã hội và kinh tế to lớn. Sự phổ biến và tầm quan trọng của vi sinh vật trong các quá trình sinh quyển khiến cho địa vi sinh học trở thành một trong những khái niệm quan trọng nhất trong vi sinh vật học, và đòi hỏi một cách tiếp cận liên ngành để xác định ý nghĩa môi trường và ứng dụng cũng như hỗ trợ việc khai thác trong công nghệ sinh học.

Chúng tôi đã thiết kế một bộ bốn oligonucleotide probe nhắm vào 16S rRNA đặc hiệu cho vi khuẩn thuộc ngành cytophaga-flavobacter-bacteroides (CFB). Các probe CF319a và CF319b nhắm vào các thành viên của nhóm flavobacteria-cytophaga và chi Porphyromonas, trong khi probe BAC303 có vùng mục tiêu đặc trưng cho các chi Prevotella và Bacteroides trong nhóm bacteroides. Probe FFE8b được phát triển cho các phản ứng lai đặc hiệu cho loài với Flavobacterium ferrugineum. Tất cả các probe được thiết kế thông qua phân tích chuỗi hỗ trợ bởi máy tính và so sánh với tất cả các chuỗi 16S và 23S rRNA hiện có. Các oligonucleotide tiếp tục được đánh giá bằng phương pháp lai dot-blot không phóng xạ trên các chủng tham chiếu thuộc ngành CFB và các dòng chính khác của Bacteria. Các probe mới phát triển đã được sử dụng cùng với các probe bậc cao khác để phân tích cấu trúc và thành phần cộng đồng trong các môi trường phức tạp. Trong các mẫu bùn hoạt tính, các thành viên của nhóm flavobacteria-cytophaga được phát hiện thông qua lai in situ như là những thành phần quan trọng của bông bùn và những người định cư đặc trưng của vi khuẩn sợi. Bằng việc áp dụng probe phát quang BAC303, các thành viên của các chi Bacteroides và Prevotella có thể được hình dung mà không cần nuôi cấy trước, như là một phần quan trọng của vi khuẩn ruột phân của con người.

Enterococcus là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, âm tính với catalase, có khả năng hiếu khí tùy ý, thường cư trú trong ống tiêu hóa của con người bên cạnh việc được phân lập từ các nguồn môi trường và động vật. Chúng có thể sống sót qua nhiều loại stress và môi trường khắc nghiệt, bao gồm các điều kiện nhiệt độ cực đoan (5–65 °C), độ pH (4.5−10.0) và nồng độ NaCl cao, cho phép chúng chiếm lĩnh một loạt các môi trường sinh sống. Các yếu tố gây virulence của enterococcus bao gồm protein ngoại bào Esp và các chất ngưng tập (Agg), cả hai đều hỗ trợ trong việc chiếm lĩnh vật chủ. Độc lực bệnh viện của enterococci đã nổi lên trong những năm gần đây, cùng với sự gia tăng khả năng kháng kháng sinh glycopeptide. Hiểu biết về sinh thái, dịch tễ học và độc lực của các loài Enterococcus là rất quan trọng trong việc hạn chế nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm khuẩn gan mật, viêm nội tâm mạc, nhiễm trùng vết thương phẫu thuật, nhiễm khuẩn huyết và nhiễm trùng sơ sinh, cũng như ngăn chặn sự phát triển thêm của kháng thuốc kháng sinh.