Πώς μπορούν οι επιστήμονες να εντοπίσουν συγκεκριμένα βακτήρια όταν ενισχύουν και μελετούν την ίδια περιοχή του DNA σε κάθε είδος;
1. Μεταβλητές περιοχές εντός του ενισχυμένου DNA:
* 16S γονίδιο rRNA: Το πιο συνηθισμένο γονίδιο που χρησιμοποιείται για την ταυτοποίηση βακτηρίων είναι το γονίδιο 16S rRNA. Ενώ αυτό το γονίδιο διατηρείται σε μεγάλο βαθμό σε βακτήρια, υπάρχουν ορισμένες μεταβλητές περιοχές μέσα σε αυτό. Με τη στόχευση αυτών των μεταβλητών περιοχών, οι επιστήμονες μπορούν να διαφοροποιήσουν τα βακτηριακά είδη. Αυτή η προσέγγιση είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τον εντοπισμό βακτηρίων στο επίπεδο του γένους ή των ειδών.
* Άλλες περιοχές γονιδίων: Ειδικά γονίδια που εμπλέκονται στον μεταβολισμό, τη μολυσματικότητα ή άλλες σημαντικές λειτουργίες συχνά παρουσιάζουν μεταβλητότητα μεταξύ των ειδών. Αυτές οι περιοχές μπορούν να ενισχυθούν και να αναλυθούν για να διακρίνουν τα βακτήρια.
2. Αλληλουχία και βιοπληροφορική:
* αλληλουχία: Μετά την ενίσχυση, το ϋΝΑ αλληλουχείται για να αποκτήσει την ακριβή σειρά νουκλεοτιδίων. Αυτές οι πληροφορίες ακολουθίας συγκρίνονται στη συνέχεια με βάσεις δεδομένων που περιέχουν γνωστές βακτηριακές αλληλουχίες.
* Εργαλεία βιοπληροφορικής: Διάφορα προγράμματα λογισμικού αναλύουν τις ακολουθίες και τα συγκρίνουν με τις βάσεις δεδομένων αναφοράς. Αυτά τα εργαλεία χρησιμοποιούν αλγόριθμους όπως το BLAST (βασικό τοπικό εργαλείο αναζήτησης ευθυγράμμισης) για τον προσδιορισμό της πλησιέστερης αντιστοίχισης και τον προσδιορισμό του είδους ή του στελέχους του βακτηρίου.
3. Μοριακοί δείκτες:
* ριβοτυπία: Αυτή η τεχνική περιλαμβάνει την πέψη του γονιδίου 16S rRNA με ένζυμα περιορισμού, τα οποία κόβουν το DNA σε συγκεκριμένες αλληλουχίες. Τα προκύπτοντα θραύσματα DNA διαχωρίζονται στη συνέχεια με ηλεκτροφόρηση πηκτής, δημιουργώντας ένα μοναδικό μοτίβο ζωνών για κάθε βακτηριακό είδος.
* Ηλεκτροφόρηση πηκτώματος παλμικού πεδίου (PFGE): Το PFGE διαχωρίζει μεγάλα θραύσματα DNA με βάση το μέγεθος. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη διαφοροποίηση των στελεχών μέσα σε ένα μόνο είδος.
* Πληκτρολόγηση αλληλουχίας πολλαπλών στρώσεων (MLST): Αυτή η μέθοδος εξετάζει τις αλληλουχίες από πολλαπλά γονίδια νοικοκυριού (γονίδια που εμπλέκονται σε βασικές κυτταρικές λειτουργίες) για τη διαφοροποίηση των βακτηριακών στελεχών.
4. Πρόσθετες τεχνικές:
* Ποσοτική PCR (qPCR): Το qPCR μπορεί να μετρήσει την αφθονία συγκεκριμένων βακτηρίων σε ένα δείγμα, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τη σχετική παρουσία διαφορετικών ειδών.
* Φυλογενετική ανάλυση: Συγκρίνοντας τις αλληλουχίες από πολλαπλά γονίδια, οι επιστήμονες μπορούν να δημιουργήσουν εξελικτικά δέντρα που απεικονίζουν τις σχέσεις μεταξύ διαφορετικών βακτηρίων και βοηθούν να τα εντοπίσουν.
5. Συνδυασμός τεχνικών:
* Για να επιτευχθεί μεγαλύτερη ακρίβεια και εμπιστοσύνη, οι επιστήμονες συχνά συνδυάζουν πολλαπλές τεχνικές, όπως η αλληλουχία, η βιοπληροφορική και οι μοριακοί δείκτες, για να εντοπιστούν τα βακτήρια με υψηλή βεβαιότητα.
Συμπέρασμα:
Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό συγκεκριμένης ενίσχυσης γονιδίων, αλληλουχίας, εργαλείων βιοπληροφορικής, μοριακών δεικτών και άλλων τεχνικών, οι επιστήμονες μπορούν να εντοπίσουν με ακρίβεια διαφορετικά βακτήρια, ακόμη και όταν μελετούν την ίδια περιοχή DNA σε κάθε είδος. Αυτές οι μέθοδοι παρέχουν πολύτιμες γνώσεις σχετικά με τη βακτηριακή ποικιλομορφία, την εξέλιξη και την παθογένεια.
