Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Lingkungan

Dinamika tersembunyi koloni bakteri – ScienceDaily


Bakteri ada di sekitar kita – tidak hanya di kamar mandi atau dapur, tetapi juga di dalam tubuh kita, termasuk di tumor, tempat mikrobiota sering tumbuh subur. “Ekologi kecil” ini dapat memegang kunci untuk terapi obat kanker dan mempelajari lebih lanjut tentang mereka dapat membantu pengembangan pengobatan baru yang menyelamatkan jiwa.

Apa yang terjadi jika strain bakteri yang berbeda ada dalam sistem yang sama? Apakah mereka hidup berdampingan? Apakah yang terkuat bertahan? Dalam permainan mikroba batu-gunting-kertas, para peneliti di Institut BioCircuits University of California San Diego menemukan jawaban yang mengejutkan. Temuan mereka, berjudul “Survival of the weaker in non-transitive asimetris interaksi antara strain E. coli,” muncul dalam edisi terbaru dari Komunikasi Alam.

Tim peneliti terdiri dari Profesor Bioteknologi dan Biologi Molekuler Jeff Hasty; Michael Liao dan Arianna Miano, keduanya mahasiswa pascasarjana bioteknologi; dan Chloe Nguyen, seorang sarjana bioteknologi. Mereka merekayasa tiga galur E. coli (Escherichia coli) sehingga setiap galur menghasilkan racun yang bisa membunuh galur lain, seperti permainan gunting-kertas-batu.

Ketika ditanya bagaimana eksperimen itu terjadi, Hasty berkomentar, “Dalam biologi sintetik, sirkuit gen kompleks biasanya dicirikan dalam bakteri yang tumbuh dalam kultur cairan yang tercampur dengan baik. Namun, banyak aplikasi yang melibatkan sel yang dibatasi untuk tumbuh di permukaan. Kami ingin memahami perilaku ekologi kecil yang direkayasa ketika spesies yang berinteraksi tumbuh di lingkungan yang lebih dekat dengan bagaimana bakteri cenderung menjajah tubuh manusia. “

Para peneliti mencampurkan ketiga populasi bersama-sama dan membiarkannya tumbuh di atas piring selama beberapa minggu. Ketika mereka memeriksanya kembali, mereka memperhatikan bahwa, di beberapa eksperimen, populasi yang sama akan mengambil alih seluruh permukaan – dan itu bukan yang terkuat (strain dengan racun paling kuat). Penasaran tentang kemungkinan alasan hasil ini, mereka merancang eksperimen untuk mengungkap dinamika tersembunyi yang sedang dimainkan.

Ada dua hipotesis: apakah populasi menengah (disebut “musuh yang terkuat” sebagai ketegangan yang akan diserang terkuat) akan menang atau populasi yang paling lemah akan menang. Eksperimen mereka menunjukkan bahwa, secara mengejutkan, hipotesis kedua benar: populasi terlemah secara konsisten mengambil alih piring.

Kembali ke analogi batu-kertas-gunting, jika kita mengasumsikan strain “batu” dari E.coli memiliki toksin terkuat, strain “gunting” akan segera mati. Karena strain gunting adalah satu-satunya yang dapat membunuh strain “kertas”, strain kertas sekarang tidak memiliki musuh. Ini bebas untuk menggerogoti strain batuan secara perlahan selama periode waktu tertentu, sementara strain batuan tidak dapat mempertahankan dirinya sendiri.

Untuk memahami mekanisme di balik fenomena ini, para peneliti juga mengembangkan model matematis yang dapat mensimulasikan perkelahian antara ketiga populasi dengan memulai dari berbagai pola dan kepadatan. Model tersebut dapat menunjukkan bagaimana bakteri berperilaku dalam beberapa skenario dengan pola spasial umum seperti garis, cluster terisolasi, dan lingkaran konsentris. Hanya ketika regangan pada awalnya didistribusikan dalam pola cincin konsentris dengan yang terkuat di tengah, barulah regangan terkuat dapat mengambil alih lempengan.

Diperkirakan jumlah mikroba melebihi jumlah sel manusia 10 banding 1 dalam tubuh manusia dan beberapa penyakit telah dikaitkan dengan ketidakseimbangan dalam berbagai mikrobiom. Ketidakseimbangan dalam mikrobioma usus telah dikaitkan dengan beberapa gangguan metabolisme dan inflamasi, kanker dan bahkan depresi. Kemampuan untuk merekayasa ekosistem yang seimbang yang dapat hidup berdampingan untuk jangka waktu yang lama dapat memungkinkan kemungkinan baru yang menarik bagi ahli biologi sintetis dan perawatan perawatan kesehatan baru. Penelitian yang dilakukan oleh kelompok Hasty dapat membantu meletakkan dasar bagi suatu hari nanti untuk merekayasa mikrobiom sintetis yang sehat yang dapat digunakan untuk menghasilkan senyawa aktif untuk mengobati berbagai gangguan metabolisme atau penyakit dan tumor.

Wakil Rektor untuk Riset Sandra Brown berkata, “Menyatukan biologi molekuler dan bionengineering telah memungkinkan penemuan dengan potensi untuk meningkatkan kesehatan orang di seluruh dunia. Ini adalah penemuan yang mungkin tidak akan pernah terjadi jika mereka tidak bekerja sama. Ini adalah bukti lain kekuatan penelitian multidisiplin UC San Diego. “

Pekerjaan ini didukung oleh Institut Nasional Ilmu Kedokteran Umum dari Institut Kesehatan Nasional (hibah R01-GM069811). Michael Liao didukung oleh National Science Foundation Graduate Research Fellowship (hibah DGE-1650112).

Video: https://www.youtube.com/watch?v=1zICtZR3Oz0&feature=emb_logo

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas California – San Diego. Asli ditulis oleh Michelle Franklin. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP