Parachlamydia acanthamoebae

Parachlamydia acanthamoebae
Klasyfikacja naukowa
Domena:	Bakteria
Gromada:	Chlamydiota
Klasa:	Chlamydia
Zamówienie:	Chlamydia
Rodzina:	Parachlamydiaceae
Rodzaj:	parachlamydia
Gatunek:	P. acanthamoebae
Nazwa dwumianowa
Parachlamydia acanthamoebae Amann i wsp. 1997

Parachlamydia acanthamoebae to bakterie należące do kategorii mikroorganizmów związanych z żywicielem . Ta bakteria żyje w wolno żyjących amebach , które są skomplikowaną częścią ich rozmnażania . Pierwotnie nazwany Candidatus Parachlamydia acanthamoebae , jego obecna nazwa naukowa została wprowadzona wkrótce potem. Wykazano, że gatunek ten ma ponad osiemdziesiąt procent identyczności sekwencjonowania genu 16S rRNA z klasą Chlamydiia . Parachlamydia acanthamoebae należy do tej samej rodziny co rodzaj Neochlamydia , z którym ma wiele podobieństw.

Odkrycie

Izolację Parachlamydia acanthamoebae przypisuje się Rolfowi Michelowi i Barbel Hauroder-Philippczyk w Berlinie w 1994 r. Używając wymazu z nosa pobranego od ochotników, byli oni w stanie wyizolować bakterie w kształcie kokosa , które były obecne wśród innych naturalnie produkowanych organizmów . Chociaż podjęto co najmniej dziesięć kolejnych prób ponownej izolacji, P. acanthamoebae nie został ponownie wyizolowany aż do 1997 roku, kiedy to naukowcy Rudolf Amann, Nina Springer i Wolfgang Ludwig wyizolowali go ze szczepu Acanthamoeba gatunek. Próbkę tę przeniesiono na z agarem bez składników odżywczych i namnożono zarażony pasożytem trofozoit z gatunku Acanthamoeba . Trofozoit jest aktywnym etapem cyklu życiowego gatunku Acanthamoeba , w którym pierwotniak rośnie i żeruje. Naukowcom udało się wyizolować zainfekowane trofozoity tą metodą tylko raz, ponieważ kolejne próby zakończyły się niepowodzeniem. Następnie naukowcy pobrali małe porcje organizmu i przefiltrować, aby upewnić się, że próbka jest czysta. Po przeprowadzeniu tych próbek przez wirówkę , maszynę z szybko obracającym się pojemnikiem wewnętrznym, próbki użyto do bezpośredniej amplifikacji genu 16S rRNA w celu utworzenia sekwencji rRNA o prawie pełnej długości za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy . Rybosomalny DNA sekwencjonowano stosując zestaw do sekwencjonowania T7 firmy Pharmacia . Po przeanalizowaniu genomu i potwierdzeniu 86% identyczności sekwencji genu 16S rRNA z przedstawicielami rodzaju Chlamydia zaproponowali Parachlamydia acanthamoebae zalicza się do rzędu Chlamydiales .

Filogeneza

Amanna i in. wykorzystali szereg metod do analizy filogenezy Parachlamydia acanthamoebae . Byli w stanie amplifikować rRNA , które obejmowały prawie cały operon rRNA za pomocą PCR . Do porównania uzyskanych sekwencji 16S i 23S rRNA z 16S rRNA wykorzystano macierz odległości z innymi bakteriami z rodziny Chlamydia , jak również innymi bakteriami ze znanych typów . The Projekt ARB i narzędzie FastDNAml zostały wykorzystane do przeprowadzenia analiz maksymalnej oszczędności i największej wiarygodności . Analizę największej wiarygodności przeprowadzono porównując sekwencję rRNA z Parachlamydia acanthamoebae z sekwencjami rRNA z całej bazy danych ARB Project . W analizie największego prawdopodobieństwa porównano sekwencje rRNA P. acanthamoebae z tymi samymi bakteriami , które zastosowano w macierzy odległości . Ich analizy wykazały, że P. acanthamoebae ma od 86 do 87% podobieństwa sekwencji z bakteriami z rodzaju Chlamydia . Miał podobieństwo sekwencji od 70 do 75% w porównaniu z bakteriami z innych typów w tej samej domenie . Na podstawie tych informacji wysunęli wniosek, że bakterie są prawdopodobnie nowym przedstawicielem rodzaju z rodziny Chlamydiaceae . Everetta i in. postanowili określić cechy wyróżniające wszystkie rodziny z rzędu Chlamydiales iw ten sposób zaproponowali utworzenie rodziny Parachlamydiaceae . Użyli Sequencher , aby zgromadzić sekwencje genów 23S rRNA z bakterii we wszystkich rodzinach Chlamydiales . Informacje o sekwencji genów 16S rRNA tych bakterii zebrano z GenBank . Użyli Clustal W do wyrównania wszystkich zebranych danych 16S i 23S. PAUP w wersji 4.0 został użyty do stworzenia drzew filogenetycznych o maksymalnej oszczędności i łączeniu sąsiadów . Odkryli, że P. acanthamoebae ma sekwencję 16S rRNA , która różni się o 15% i sekwencję 23S rRNA , która różni się o 17% od członków rodziny Chlamydiaceae . Na tej podstawie zaproponowali utworzenie nowej rodziny Parachlamydiaceae , gdzie P. acanthamoebae jest obecnie sklasyfikowany w.

Informacje genomowe

Greub i in. stwierdza, że ​​chociaż wcześniej podjęto próbę sekwencjonowania genomu P. acanthamoebae , brak elementu mostkowego, który pomaga w składaniu sekwencji i naprawie przerw, utrudnił naukowcom pełne sekwencjonowanie genomu . Pirosekwencjonowanie przy użyciu metody GS20 i technologii Solatex zsekwencjonowało 1,6 Mbp surowych odczytów, z których każdy zawierał 36 pz, które zostały połączone w 95 kontigów przy użyciu odczytów GS20 . Te odczyty zostały zebrane w 8616 nakładających się sekwencji, które pomogły w dalszym rozwoju genom . Poprzez genomikę porównawczą z rodziną Chlamydiaceae i gatunkiem Protochlamydia amoebophilia ustalono zawartość GC 35-36 % i przybliżoną wielkość genomu 2,4-3 Mbp. Dalsza analiza genomu P. acanthamoebae wykazała, że ​​bakteria ta posiada geny kodujące system chemotaksji podobny do systemu występującego u Escherichia coli . Brak innych bakterii w że chlamydiale kodują system podobny do tego obecnego u P. acanthamoebae . Ten chemotaksji koduje co najmniej 15 białek . Collingro i in. uważają ten system za funkcjonalny, ponieważ nie znaleźli mutacji w sekwencjach genów dla tych białek . Specyficzna rola tego chemotaksji u P. acanthamoebae jest jednak niejasna, ponieważ ta bakteria jest nieruchoma .

Fizjologia

Parachlamydia acanthamoebae jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie, występuje zarówno w środowisku wodnym , jak i lądowym . Ze względu na symbiotyczny związek tego organizmu z Acanthamoeba , ma zdolność przetrwania szerokiej gamy stresów środowiskowych. Jest to bakteria kokosowa o średnicy 0,5 µm, która ma zmienną reakcję na barwienie metodą Grama . Jest to bakteria mezofilna , którą można hodować na komórkach Vero .

Etapy rozwojowe

Podobnie jak inne Chlamydiale , występuje powszechnie w dwóch stadiach rozwojowych, z których pierwszym jest organizm elementarny, czyli stadium infekcyjne organizmu . Drugim etapem rozwojowym, w którym jest powszechnie spotykany, jest ciało siatkowate, które jest jego metabolicznie aktywnym etapem podziału. Jednak Parachlamydia acanthamoebae i bakterie z rodziny Parachlamydiaceae można również znaleźć w stadium ciała półksiężyca, które, jak stwierdzono, jest bardziej skutecznym stadium infekcyjnym dla organizmu . Stwierdzono, że ciało elementarne jest najbardziej dominującym etapem, w jakim ten organizm przebywa w amebie . Badania wykazały, że ciała elementarne znajdowano głównie w wakuolach , a wraz z upływem czasu inkubacji organizm nadal replikował się w wakuoli . Naukowcom udało się wykazać, że Parachlamydia acanthamoebae występuje głównie w stadium ciała siatkowatego, podczas gdy jest obecna w cytoplazmie . Ten organizm znajdował się dopiero w fazie ciała półksiężyca po znacznym czasie inkubacji, a nawet wtedy został znaleziony tylko w wakuolach , a nie w cytoplazmie zakażonej ameby . Jedynym etapem, w którym udowodniono, że ten organizm znajduje się poza amebą , był etap elementarny.

Koło życia

Parachlamydia acanthamoebae rozpoczyna swój cykl życiowy od wejścia do ameby przez fagocytozę w stadium elementarnym lub półksiężycowym. W tym czasie zaczyna nabywać integralną glikoproteinę endosomalną i lizosomalną , oznaczoną jako Lamp-1. Po wejściu do komórki amebowej organizm zmienia swoją morfologię na ciało siatkowate, gdzie następnie replikuje się przez rozszczepienie binarne . Będąc na tym etapie, mogą opuścić wakuolę i wejść do cytoplazmy . W czasie, gdy ameba jest zainfekowana, zaczyna znacznie zwiększać swój rozmiar. Można to przypisać wzrostowi liczby wakuoli w cytoplazmie , które zawierają Parachlamydia acanthamoebae . Replikacja organizmu trwa do momentu lizy ameby .

Patogeniczność

W ludziach

Wykazano, że Parachlamydia acanthamoebae infekuje i namnaża się w komórkach małp i ludzi. Modele eksperymentalne były w stanie wykazać, że ta bakteria może wnikać, replikować i ulegać lizie w ludzkich makrofagach i pneumocytach . W badaniu przeprowadzonym w 2003 roku zbadano P. acanthamoebae do wnikania i przeżywania w ludzkich makrofagach . Badacze ci zebrali ludzkie makrofagi i umieścili te komórki na płytkach wzrostowych razem z P. acanthamoebae . Wyniki tego badania wykazały, że po 8 godzinach osiemdziesiąt procent makrofagów inkubowanych z żywymi P. acanthamoebae zostało zainfekowanych średnio 3,8 bakteriami i znajdowało się w wakuolach . Ich wyniki pokazują również, że P. acanthamoebae nadal replikowały się w makrofagach iw końcu spowodowały apoptozę . Chociaż badania nad tą bakterią i jej wpływem na ludzi są minimalne, istnieje kilka badań, które się ze sobą łączą P. acanthamoebae na początek chorób u ludzi. Choroby związane z tą bakterią dotykają przede wszystkim układu oddechowego . Badania pokazują, że zapalenie płuc , zapalenie oskrzeli i miażdżyca tętnic należą do najczęstszych powikłań, które powstały w wyniku spożycia tej bakterii przez ludzi. Chociaż badania te pokazują, że P. acanthamoebae jest powiązany z chorobami człowieka, naukowcom nie udało się wyizolować tej bakterii bezpośrednio od człowieka.

Obecność w stacjach uzdatniania wody

W badaniu, w którym oceniono obecność różnych bakterii w stacji uzdatniania wody, P. acanthamoebae wykryto w wodzie rzecznej, która zasilała stację uzdatniania wody wykorzystaną w eksperymencie. Badacze ci przyjrzeli się różnym etapom w zakładzie uzdatniania wody, w tym filtracji piaskowej, następnie ozonowaniu i wreszcie filtracji granulowanego węgla aktywnego , znanej również jako GAC . Znaleźli tę bakterię w biofilmie wokół GAC . Na podstawie tego odkrycia naukowcy doszli do wniosku, że bakteria ta była w stanie ominąć etap ozonowania w uzdatnianiu wody, co oznacza, że ​​przeszła przez ten etap w niewykrytym gatunku Acanthamoeba . Świadczy to o tym, że potrafi się obronić przed trudnymi warunkami panującymi w oczyszczalni lub że bakteria jest odporna na działanie ozonu .

w bydle

P. acanthamoebae jest również uważany za czynnik powodujący poronienia, gdy jest obecny u szwajcarskiego bydła. Naukowcy ze Szwajcarii losowo wybrali 235 późnych poronień u bydła w sezonie lęgowym 2003 i 2004 i wykorzystali PCR do wykrycia obecności tej bakterii w próbce. Odkryli, że 43 z 235 przypadków dało wynik pozytywny na obecność P. acanthamoebae . Dalsze badanie tych pozytywnych przypadków wykazało, że 25 z 43 przypadków wykazało martwicę łożysko i 35 z 43 przypadków potwierdzono dodatnio na podstawie obecności przeciwciał, które zostały wywołane przeciwko infekcji bakteryjnej. Jest to nie tylko szkodliwe dla bydła zakażonego bakterią , ale stwarza również ryzyko zoonotyczne dla ludzi, ponieważ obchodzenie się z tym poronionym materiałem może ułatwić zapalenie oskrzeli lub zapalenie płuc .

Oporność i wrażliwość na antybiotyki

P. acanthamoebae wykazała, że ​​wpływa na nią obecność antybiotyków , gdy znajduje się wewnątrz żywiciela . W jednym z badań przeanalizowano dwa szczepy P. acanthamoebae , szczep Hall's Coccus i szczep BN9 , i przetestowano ich odpowiedź na szereg powszechnych antybiotyków . Wyhodowali Acanthamoeba polyphaga , powszechnego endosymbiotycznego żywiciela P. acanthamoebae , w pożywce PYG i dodali 20 μl P. acanthamoebae do płytek wzrostowych. Część ameby pozostawiono zarówno wolną od leku, jak i P. acanthamoebae jako kontrolę do pomiaru żywotności ameb w pożywce. Inną porcję poddano jedynie antybiotykom . Ma to służyć jako kontrola do oceny, czy sama ameba wykazywała jakąkolwiek toksyczność antybiotykową . W tym eksperymencie odkryli, że żaden z testowanych antybiotyków nie wpływał na Acanthamoeba polyphaga . Odkryli, że większość antybiotyków beta-laktamowych , wankomycyna i fluorochinolony nie miały wpływu na wzrost P. acanthamoebae . Z tego powodu można wywnioskować, że te dwa szczepy P. acanthamoeba są oporne na te antybiotyki . Jednak oba te szczepy wykazywały zahamowanie wzrostu w obecności makrolidów , doksycykliny , aminoglikozydów i ryfampicyny . Wyniki te pokazują, że P. acanthamoebae wykazuje wrażliwość i oporność na antybiotyki , które bardzo różnią się od innych blisko spokrewnionych drobnoustrojów , takich jak Chlamydia trachomatis czy Chlamydophila pneumoniae .