Microbiology and Molecular Biology Reviews
Công bố khoa học tiêu biểu
* Dữ liệu chỉ mang tính chất tham khảo
Conjugative transfer of bacterial plasmids is the most efficient way of horizontal gene spread, and it is therefore considered one of the major reasons for the increase in the number of bacteria exhibiting multiple-antibiotic resistance. Thus, conjugation and spread of antibiotic resistance represents a severe problem in antibiotic treatment, especially of immunosuppressed patients and in intensive care units. While conjugation in gram-negative bacteria has been studied in great detail over the last decades, the transfer mechanisms of antibiotic resistance plasmids in gram-positive bacteria remained obscure. In the last few years, the entire nucleotide sequences of several large conjugative plasmids from gram-positive bacteria have been determined. Sequence analyses and data bank comparisons of their putative transfer (
Các protein tinh thể của Bacillus thuringiensis đã được nghiên cứu rộng rãi do đặc tính diệt côn trùng của chúng và khả năng sản xuất tự nhiên cao. Việc xác định nhanh chóng các gen protein tinh thể mới, xuất phát từ nỗ lực tìm kiếm các protein có đặc tính diệt côn trùng mới, đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều chuỗi và hoạt tính đa dạng, không còn phù hợp với hệ thống danh pháp ban đầu được đề xuất vào năm 1989. Danh pháp protein tinh thể trừ sâu Cry và Cyt của Bacillus thuringiensis ban đầu dựa trên hoạt tính diệt côn trùng như là tiêu chí xếp hạng chính. Tuy nhiên, nhiều ngoại lệ với sắp xếp hệ thống này đã trở nên rõ ràng, khiến hệ thống danh pháp không nhất quán. Hơn nữa, danh pháp ban đầu, với bốn cấp bậc chính dựa trên hoạt tính cho 13 gen, không dự đoán được 73 chuỗi họ kiểu mẫu hiện tại, tạo thành nhiều hơn bốn nhóm phụ ban đầu. Một hệ thống danh pháp mới, dựa trên cụm phân cấp bằng cách sử dụng độ đồng nhất chuỗi amino acid, được đề xuất. Các chữ số La Mã đã được thay thế bằng các chữ số Ảrập ở hạng chính (ví dụ: Cry1Aa) để phù hợp hơn với số lượng lớn các chuỗi mới dự kiến. Trong đề xuất này, 133 protein tinh thể gồm 24 hạng chính được sắp xếp một cách hệ thống.
Trong suốt thập kỷ qua, vi khuẩn diệt côn trùng Bacillus thuringiensis đã trở thành đối tượng được nghiên cứu sâu rộng. Những nỗ lực này đã đem lại nhiều dữ liệu đáng kể về mối quan hệ phức tạp giữa cấu trúc, cơ chế hoạt động và di truyền của các protein tinh thể diệt côn trùng của sinh vật này, và hình ảnh nhất quán về những mối quan hệ này bắt đầu được hình thành. Các nghiên cứu khác tập trung vào vai trò sinh thái của protein tinh thể B. thuringiensis, hiệu quả của chúng trong các bối cảnh nông nghiệp và thiên nhiên khác, và sự phát triển của các cơ chế kháng cự ở các loài dịch hại mục tiêu. Với nền tảng kiến thức này cùng với công cụ công nghệ sinh học hiện đại, các nhà nghiên cứu hiện đang báo cáo những kết quả đầy hứa hẹn trong việc tạo ra các độc tố và công thức hữu ích hơn, trong việc tạo ra cây trồng chuyển gen có khả năng diệt côn trùng, và trong việc xây dựng các chiến lược quản lý tích hợp để đảm bảo rằng các sản phẩm này được sử dụng với hiệu quả và lợi ích tối đa.
Tetracyclines được phát hiện vào những năm 1940 và cho thấy hoạt tính chống lại nhiều vi sinh vật bao gồm vi khuẩn gram dương và gram âm, chlamydiae, mycoplasma, rickettsiae và ký sinh trùng nguyên sinh. Đây là những loại kháng sinh ít tốn kém, đã được sử dụng rộng rãi trong dự phòng và điều trị nhiễm khuẩn ở người và động vật cũng như ở mức độ dưới điều trị trong thức ăn chăn nuôi để thúc đẩy tăng trưởng. Vi khuẩn kháng tetracycline đầu tiên, Shigella dysenteriae, được phân lập vào năm 1953. Kháng tetracycline hiện nay xuất hiện ngày càng nhiều trong các vi khuẩn gây bệnh, cơ hội và cộng sinh. Sự hiện diện của các tác nhân kháng tetracycline hạn chế việc sử dụng các chất này trong điều trị bệnh. Kháng tetracycline thường là do sự thu nhận gen mới, mã hóa cho sự bơm đẩy tetracycline phụ thuộc năng lượng hoặc cho một loại protein bảo vệ ribosome của vi khuẩn khỏi tác động của tetracycline. Nhiều trong số các gen này liên quan đến plasmid di động hoặc transposon và có thể được phân biệt với nhau bằng các phương pháp phân tử bao gồm lai ghép DNA-DNA với đầu dò oligonucleotide và giải trình tự DNA. Một số lượng ít vi khuẩn có được sự kháng bệnh thông qua đột biến, thay đổi tính thấm của porin màng ngoài và/hoặc lipopolysaccharides trong màng ngoài, thay đổi điều tiết của hệ thống bơm đẩy bẩm sinh, hoặc thay đổi 16S rRNA. Đang có các dẫn xuất mới của tetracycline được nghiên cứu, mặc dù vai trò của chúng trong điều trị chưa rõ ràng. Cần thay đổi việc sử dụng tetracycline trong sức khỏe con người và động vật cũng như trong sản xuất thực phẩm nếu chúng ta muốn tiếp tục sử dụng loại kháng khuẩn phổ rộng này trong thế kỷ hiện tại.
Vi sinh vật nội sinh được tìm thấy trong hầu hết các loài thực vật trên Trái đất. Những sinh vật này cư trú trong các mô sống của cây chủ và thiết lập nhiều mối quan hệ khác nhau, từ cộng sinh đến hơi bệnh khuẩn. Nhờ vai trò đóng góp của chúng cho cây chủ, vi sinh vật nội sinh có khả năng tạo ra một loạt các chất có tiềm năng sử dụng trong y học hiện đại, nông nghiệp và công nghiệp. Các kháng sinh mới, thuốc chống nấm, chất ức chế miễn dịch, và hợp chất chống ung thư chỉ là một vài ví dụ trong số những gì đã được tìm thấy sau khi phân lập, cấy, tinh chế và đặc tính hóa một số vi sinh vật nội sinh được lựa chọn trong thời gian gần đây. Khả năng tiềm năng tìm kiếm các loại thuốc mới có thể là ứng cử viên hiệu quả để điều trị các bệnh đang phát triển mới ở người, thực vật và động vật rất lớn.
Genomics so sánh đã chứng minh rằng các nhiễm sắc thể từ vi khuẩn và virus của chúng (thực khuẩn thể) đang đồng tiến hóa. Quá trình này được quan sát rõ nhất ở các tác nhân gây bệnh của vi khuẩn, nơi mà phần lớn chứa các prophage hoặc dư lượng phage tích hợp vào DNA của vi khuẩn. Nhiều prophage từ các tác nhân gây bệnh vi khuẩn mã hóa các yếu tố gây độc.
Có thể phân biệt hai tình huống:
Nấm men chồi Saccharomyces cerevisiae đã được sử dụng như là sinh vật chính trong các thí nghiệm nhằm nghiên cứu tái tổ hợp di truyền ở sinh vật nhân thực. Các nghiên cứu trong thập kỷ qua đã chỉ ra rằng tái tổ hợp trong giảm phân và khả năng là phần lớn các tái tổ hợp trong nguyên phân phát sinh từ quá trình sửa chữa gãy chuỗi kép (DSB). Có nhiều con đường theo đó DSB có thể được sửa chữa, bao gồm một số con đường tái tổ hợp đồng dạng và một số cơ chế không đồng dạng. Sự hiểu biết của chúng ta cũng đã được làm phong phú hơn nhờ việc đặc trưng hóa nhiều protein liên quan đến tái tổ hợp và nhờ vào các khám phá kết nối các khía cạnh của sửa chữa DNA với sự nhân đôi nhiễm sắc thể. Các mô hình phân tử mới về chuyển đổi gene do DSB gây ra được trình bày. Bài báo này bao quát các khía cạnh khác nhau của tái tổ hợp do DSB gây ra trong Saccharomyces và cố gắng liên hệ các nghiên cứu di truyền, sinh học phân tử và hóa sinh của các quá trình sửa chữa và tái tổ hợp DNA.
Vi khuẩn Gram âm đặc trưng bởi việc có thêm một lớp màng, được gọi là màng ngoài. Mặc dù các thành phần của màng ngoài thường đóng vai trò quan trọng trong việc tương tác của vi khuẩn cộng sinh hoặc gây bệnh với vật chủ, vai trò chính của màng này thường là tạo một hàng rào thẩm thấu để ngăn chặn sự xâm nhập của các hợp chất độc hại và đồng thời cho phép hấp thu các phân tử dinh dưỡng. Bài tổng quan này tóm tắt những phát triển trong lĩnh vực này kể từ khi bài tổng quan trước đó (H. Nikaido và M. Vaara, Microbiol. Rev. 49:1-32, 1985) được công bố. Với việc phát hiện các kênh protein, kiến thức cấu trúc cho phép chúng ta hiểu chi tiết ở mức phân tử về cách các porin, kênh đặc hiệu, thụ thể liên kết TonB và các protein khác hoạt động. Chúng ta đã bắt đầu thấy cách các protein lớn được xuất ra qua màng ngoài. Với kiến thức về cấu trúc bất đối xứng của lipopolysaccharide-phospholipid của màng ngoài, cuối cùng chúng ta cũng bắt đầu hiểu cách mà lớp kép này có thể kìm hãm sự xâm nhập của các hợp chất kỵ nước, nhờ vào sự hiểu biết ngày càng tăng về hóa học của lipopolysaccharide từ các sinh vật khác nhau và cách cấu trúc lipopolysaccharide được điều chỉnh bởi điều kiện môi trường.
We have developed a general profile for the proteins of the TetR family of repressors. The stretch that best defines the profile of this family is made up of 47 amino acid residues that correspond to the helix-turn-helix DNA binding motif and adjacent regions in the three-dimensional structures of TetR, QacR, CprB, and EthR, four family members for which the function and three-dimensional structure are known. We have detected a set of 2,353 nonredundant proteins belonging to this family by screening genome and protein databases with the TetR profile. Proteins of the TetR family have been found in 115 genera of gram-positive, α-, β-, and γ-proteobacteria, cyanobacteria, and archaea. The set of genes they regulate is known for 85 out of the 2,353 members of the family. These proteins are involved in the transcriptional control of multidrug efflux pumps, pathways for the biosynthesis of antibiotics, response to osmotic stress and toxic chemicals, control of catabolic pathways, differentiation processes, and pathogenicity. The regulatory network in which the family member is involved can be simple, as in TetR (i.e., TetR bound to the target operator represses
Understanding the mechanisms controlling community diversity, functions, succession, and biogeography is a central, but poorly understood, topic in ecology, particularly in microbial ecology. Although stochastic processes are believed to play nonnegligible roles in shaping community structure, their importance relative to deterministic processes is hotly debated. The importance of ecological stochasticity in shaping microbial community structure is far less appreciated. Some of the main reasons for such heavy debates are the difficulty in defining stochasticity and the diverse methods used for delineating stochasticity. Here, we provide a critical review and synthesis of data from the most recent studies on stochastic community assembly in microbial ecology. We then describe both stochastic and deterministic components embedded in various ecological processes, including selection, dispersal, diversification, and drift. We also describe different approaches for inferring stochasticity from observational diversity patterns and highlight experimental approaches for delineating ecological stochasticity in microbial communities. In addition, we highlight research challenges, gaps, and future directions for microbial community assembly research.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7