E.coli O104:H4: il batterio killer #LegaNerd

Come promesso, appena uscite le notizie serie, non quelle dei giornalisti professionisti, vi propino il post sul “batterio killer” che sta causando qualche imbarazzo alla sanità tettesca.

Chi?


Il ceppo responsabile del contagio è E. coli O104:H4, ceppo parente dell'E. coli O157:H7, di base simile all'E.coli che vive pacificamente nel nostro intestino procurandoci effetti benefici, ma causa di diarrea emorragica e danni ai reni. E’ un ceppo enteroemorragico con in più (ed è la novità) caratteristiche tipiche degli enteroaggregativi, acquisite probabilmente mediante trasferimento genico orizzontale.
I genomi di due isolati di questo ceppo sono stati sequenziati, annotati e sono in corso studi filogenetici ed epidemiologici per identificare l’origine (come si è sviluppato un ceppo così virulento e resistente?), per mettere a punto un saggio rapido ed accurato per identificarlo e una terpia efficace.
I due ceppi sono stati chiamati: TY-2482 e LB226692.

Analisi filogenetica


Dai genomi è stato costruito l'albero filogenetico, dal quale si è appurato la vicinanza con il ceppo enteroaggregativo 559899.
Sapere da chi si è evoluto e cosa ha in più o di diverso dal genitore ci può aiutare a capire anche come si è evoluto, a quali pressioni selettive è stato esposto, con quali altri ceppi batterici ha convissuto, ambiente, ecc… Tutte informazioni preziose se si vuole prevenire altre epidemie simili o prepararsi per affrontarle.

Albero completo della specie Escherichia coli:

Spoiler

Dettaglio:

Spoiler

Questo nuovo ceppo presenta molte sequenze nuove, non presenti negli altri ceppi di E.coli. L’elevata virulenza, oltre da piccoli aggiustamenti di espressione genica dovuti a piccole mutazioni in zone regolative dei geni di virulenza, potrebbe in effetti essere dovuta all’acquisizione di nuovi geni da altre specie (non E.coli), che ne hanno conferito funzioni nuove, come resistenza al sistema immunitario, migliore adattamento all’ospite, tossine, ecc…

In particolare sono state identificate regioni provenienti da trasposoni (Tn21) e fagi (Stx2). Fagi e trasposoni sono (tra) i principali effettori del trasferimento genico orizzontale. Nell’evoluzione di una specie batterica (e non solo, ma vorrei concentrarmi sui batteri) agiscono due sistemi di variabilità:
1) verticale: mutazioni nella replicazione del genoma che vengono conferite alla cellula “figlia”.
2) orizzontale: acquisizione di materiale genetico estraneo mediante:
a) trasformazione;
b) coniugazione;
c) trasduzione: operata dai fagi, i virus dei batteri.
Accade che un fago per sbaglio impacca nel capside non il suo genoma, ma una regione a caso del genoma del batterio ospite. Se un fago impacca un’isola di patogenicità da un batterio patogeno e la trasferisce in un non patogeno, quest’ultimo può risultare poi patogeno.
I trasposoni sono elementi mobili di DNA, cioè sono in grado (mediante proteine che si producono) di copiarsi o tagliarsi dal genoma e incollarsi in un altro punto dello stesso genoma o, se per un qualche motivo riescono ad entrare in un’altra cellula, in un altro genoma. Anch’essi possono portarsi dietro frammenti di genoma dell’ospite e trasferirlo.

Il progetto PATRIC (Pathosystems Resource Integration Centre) mette a disposizione una serie di tools per svolgere analisi comparative a livello genomico. E’ da questo sito che proviene l’albero filogenetico e smanettando 2 minuti vi ho fatto un paio di screenshots per rendere un po’ l’idea:

Spoiler

Sulle x le proteine, sulle y i genomi batterici. Ho incluso alcuni patogeni, assime ai due ceppi O104:H4 (TY-2482 e LB226692) e al ceppo di laboratorio non patogeno K12. I blocchi colorati indicano che nel genoma del batterio di quella riga c’è la proteina scritta sopra. Dove c’è nero vuol dire che è assente. Ho preso una piccola porzione del genoma significativa. Si vedono infatti molti geni fagici (freccia in giallo) e trasposoni (freccia in arancione) presenti solo o quasi nel nuovo ceppo. Le frecce in rosso evidenziano una serie di geni unici del nuovo ceppo che conferiscono resistenza al mercurio, disinfettante ampiamente usato in ambito ospedaliero. A destra vi ho cercato il gene della tossina shiga-like, una delle principali cause dei sintomi. Vedete che è presente solo nei ceppi O104:H4, O157:H7 (enteroemorragico EHEC, che infatti era stato imputato all’inizio dati i sintomi molto simili) e nel STEC (Shigatoxigenic Escherichia coli).
Per i nerd con qualche conoscenza di genetica e microbiologia questo è un bel giochino per il week-end.

Origine del contagio?


Da dove viene questo batterio? E’ presto per dirlo. Sembrano imputati i germogli di soia, ma io continuo ad avere qualche dubbio sul fatto che una partita di verdura contaminata abbia causato l’infezione di 2-3 mila persone. Una mia personale ipotesi è la contaminazione della falda acquifera con liquami contenenti questo ceppo di coli, forse sviluppatosi nell’intestino di animali trattati troppo con antibiotici.
Ma aspettiamo qualche notizia confermata da fonti sicure, i giornali stanno sparando una valanga di cavolate.

Fonti:
ScienceDaily
PATRIC

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sabato 11 giugno 2011 - 20:38
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