Analisi comparativa del pangenoma delle specie orali di Veillonella

Nonostante la nostra stretta relazione genetica con gli scimpanzé, ci sono differenze significative tra il comportamento sociale degli scimpanzé e degli esseri umani. L’ossitocina e la vasopressina sono neuropeptidi coinvolti nella regolazione del comportamento sociale nei taxa dei vertebrati, inclusi il legame di coppia, la comunicazione sociale e l’aggressività, ma poco si sa sulla neuroanatomia di questi sistemi nei primati, specialmente nelle grandi scimmie. Qui  , abbiamo utilizzato l’autoradiografia del recettore per individuare i recettori V1a per l’ossitocina e la vasopressina, OXTR e AVPR1a, rispettivamente, nel cervello di sette scimpanzé. Il legame OXTR è stato rilevato nel setto laterale, nell’ipotalamo, nell’amigdala mediale e nella substantia nigra. Il legame di AVPR1a è stato osservato nella corteccia, nel setto laterale, nell’ipotalamo, nella mammella, nell’intera amigdala, nel giro dentato e nella substantia nigra.

La distribuzione dei recettori OXTR/AVPR1a degli scimpanzé è stata confrontata con studi precedenti in diverse altre specie di primati. Una differenza notevole è la mancanza di OXTR nelle regioni di ricompensa come il ventrale pallido e il nucleus accumbens negli scimpanzé, mentre OXTR si trova in queste regioni negli esseri umani. I nostri risultati suggeriscono che negli scimpanzé, come la maggior parte degli altri primati antropoidi studiati fino ad oggi, OXTR ha una distribuzione più ristretta di AVPR1a, mentre negli esseri umani è stato notato il pattern opposto. Nel complesso, il nostro studio fornisce le basi neuroanatomiche per comprendere la funzione dei sistemi di ossitocina e vasopressina negli scimpanzé.

La tubercolosi (TB) è una malattia infettiva trasmessa per via aerea con alti tassi di morbilità e mortalità, soprattutto nei paesi in via di sviluppo.

• Gli agenti causali della tubercolosi appartengono al   complesso Mycobacterium tuberculosis   (MTBc), che consiste in una varietà di specie umane e animali associate alla tubercolosi.
• Alcune specie animali hanno un potenziale zoonotico e aumentano l’onere del trattamento della tubercolosi. Il vaccino BCG (”  Bacillus Calmette-Guérin  “) è ampiamente utilizzato nella prevenzione della tubercolosi, ma il suo uso è limitato nei pazienti e negli animali immunocompromessi a causa di effetti collaterali e complicazioni diffuse pericolose per la vita.
• In questo studio, abbiamo mirato a eseguire un’analisi comparativa del genoma tra le specie adattate dall’uomo, inclusi i ceppi di vaccino BCG, per identificare e individuare i geni correlati alla virulenza conservati in tutte le specie, che potrebbero aggiungere nuovo valore allo sviluppo del vaccino. A tale scopo, le sequenze di 183 ceppi di Mycobacterium tuberculosis (MTB) sono state ottenute dal set di dati pubblico del WGS presso l’NCBI  .
• La specie comprendeva: 168 specie sensu stricto MTB con altri ceppi umani associati al complesso MTB:   M. tuberculosis   var. africanum   (3),   M. tuberculosis   var. bovis   (2 sketch genomes) e 10 specie BCG, che hanno permesso di analizzare il core genoma contenente geni conservati e alcuni determinanti di fattori di virulenza. Inoltre è stato costruito un albero filogenetico contenente genomi umani (183); ceppi animali adattati alla MTB (6) e il ceppo ambientale di  Mycobacterium ”  M. canettii
• I nostri risultati hanno mostrato che il nucleo del genoma è costituito da 1.166 geni conservati tra queste specie, che è una piccola frazione del pangenoma (7.036 geni). Gli altri geni nel pangenoma (5870) sono geni ausiliari che aggiungono una grande diversità interspecie.
•  Inoltre, il nucleo del genoma contiene diversi geni correlati alla virulenza, che possono spiegare il raro potenziale di infettività di alcuni ceppi vaccinali attenuati in alcuni pazienti. Questo studio rivela che il basso numero di geni conservati nelle specie MTBc umane adattate all’uomo e l’elevata diversità interspecifica del pangenoma possono essere presi in considerazione durante lo sviluppo di candidati al vaccino.

Il genere   Veillonella   è un membro comune e abbondante del microbioma orale. Comprende otto specie:   V. atypica  ,   V. denticariosi  ,   V. dispar  ,   V. infantium  ,   V. Predawave  ,   V. parvula  ,   V. rogosae   e   V. tobetusensis  . Hanno importanti vie metaboliche che utilizzano il lattato come fonte di energia. Tuttavia, il metaboloma complessivo di queste specie non è stato studiato. Per comprendere meglio il quadro metabolico di   Veillonella   nel microbioma orale umano, abbiamo condotto un’analisi pangenomica comparativa di otto specie di   Veillonella cavità orale  .

L’analisi del pangenoma orale   di Veillonella ha   rivelato caratteristiche basate sulle informazioni del percorso KEGG per adattarsi all’ambiente orale. Abbiamo scoperto che la via metabolica del fruttosio è stata conservata in tutte le specie di   Veillonella somministrata per via orale e che  la Veillonella orale  ha una via conservata che utilizza carboidrati non lattati come fonte di energia. Questa scoperta potrebbe aiutare a comprendere meglio la rete metabolica tra il microbioma orale e fornire una guida per la progettazione di futuri studi in  silico   e   in vitro   .

In tempi recenti, i patogeni di origine alimentare resistenti, in particolare delle  specie Campylobacter   , hanno causato diverse crisi globali.

Queste crisi sono state esacerbate dall’evoluzione di patogeni batterici multiresistenti (MDR) e dall’emergere di ceppi altamente resistenti ai farmaci (XDR) e pan-resistenti (PDR). Pertanto, lo scopo di questo studio era di indagare lo sviluppo della resistenza e l’esistenza sia di XDR che di PDR tra gli  isolati di Campylobacter.

• Inoltre, abbiamo studiato l’uso della tecnica della reazione a catena della polimerasi (PCR-RFLP) del polimorfismo della lunghezza del frammento per rilevare gli  isolati di Campylobacter  resistenti ai fluorochinoloni (FQ) .
• Sono stati identificati un totale di 120  isolati di Campylobacter   a seconda dei metodi fenotipici e genotipici. Vale la pena notare che cefoxitina e imipenem erano i farmaci più efficaci contro gli  isolati di Campylobacter testati. È interessante notare che la maggior parte dei nostri isolati (75%) sono MDR. Sfortunatamente, il nostro studio ha trovato isolati sia XDR che PDR con un’incidenza rispettivamente del 20,8% e del 4,2%.
• Tutti gli isolati resistenti a FQ con una concentrazione inibitoria minima di ciprofloxacina ≥4 µg / ml sono stati confermati rilevando geneticamente una  mutazione cromosomica gyrA   sostituendo treonina in posizione 86 per isoleucina (Thr-86-do-Ile) utilizzando la tecnica PCR-RFLP.
• Qui,  PCR-RFLP era un metodo più pratico e meno costoso utilizzato per rilevare isolati resistenti a FQ. In conclusione, abbiamo introdotto un metodo genetico rapido per identificare gli isolati resistenti a FQ per evitare il fallimento del trattamento descrivendo correttamente gli antimicrobici.
• Il Bacillus mycoides è poco conosciuto nonostante la sua presenza frequente in vari ambienti. Per fornire una visione diretta della sua ecologia e della sua storia evolutiva, sono stati condotti studi comparativi del pangenoma delle specie e della categorizzazione del gene funzionale di 35 isolati ottenuti da campioni di suolo della Polonia nord-orientale.
• Il pangenoma di questi isolati è costituito da 20.175 geni ed è caratterizzato da una forte predominanza di geni adattativi (~ 83%), una quantità significativa di geni plasmidi (~ 37%) e un’elevata percentuale di profagi e sequenze di inserzione. La struttura del pangenoma e gli studi filodinamici hanno suggerito una grande diversità genomica tra gli isolati, ma non è stata trovata alcuna correlazione tra le linee genetiche e l’origine del Bacillus.
• Tuttavia, due popolazioni di B. mycoides, una del Parco Nazionale di Białowieża, l’ultima foresta naturale europea con suolo ecologico, e l’altra dai campioni di suoli minerali raccolti nella fattoria di Jasienówka, un luogo con una forte pressione antropica, differiscono in modo significativo nella frequenza dei geni che codificano per proteine ​​che consentono l’adattamento del Bacillus a specifiche condizioni di stress e la produzione di un insieme di composti, che ne facilita la colonizzazione in varie nicchie ecologiche.

Inoltre, le differenze nella frequenza di significativi fattori di stress sigma possono essere una traccia importante di questo processo. Grazie a questi numerosi geni adattativi, B. mycoides è in grado di adattarsi rapidamente alle mutevoli condizioni ambientali.