Informacija

Kuris organizmo modelis yra geriausias P.falciparum evoliuciniam tyrimui įgyvendinti?


Turiu ištirti ir įgyvendinti kai kurias P.falciparum evoliucines statistikas. Kaip manote ir kokia jūsų patirtis, kokį organizmą turėčiau apsvarstyti, kad ortopedai galėtų atlikti šį tyrimą? Apskritai, jei norėčiau išplėsti šį tyrimą P.knowlesi, P.vivax ir apskritai visiems evoliuciniams parazitams susijusį su Azijos beždžionių plazmodija, kurį organizmą siūlote man laikyti šablonu? Aš galvojau apie P.berghei, bet kadangi turiu atsižvelgti ir į Vinckeia parazitus (pelių plazmodijas), ar yra geras organizmas iš plazmodiumo genties, kuris galėtų būti naudingas kaip atskaitos taškas visoms šioms rūšims?

Įpareigotas


Gyventojų genetinė struktūra ir tinkamumas Daphnia pulicaria per pH gradientą trijuose Šiaurės Amerikos ežeruose

Atsižvelgiant į didėjančius antropogeninius pokyčius mūsų aplinkoje, svarbu suprasti organizmų evoliucinį atsaką į aplinkos gradientus. Šiame tyrime mes naudojame ekologines genetines priemones, kad nustatytume vietinį modelio organizmo prisitaikymą, Daphnia pulicaria, per pH gradientą trijuose Šiaurės Amerikos ežeruose. Mes prognozavome, kad tarp trijų populiacijų bus genetinė diferenciacija ir vietinis prisitaikymas D. pulicaria. Norėdami įvertinti genetinės diferenciacijos laipsnį, mes genotipavome individą D. pulicaria naudojant 15 mikrosatelitinių lokusų trijose populiacijose ir atlikus STRUKTŪROS analizę, patvirtintą PCA, remiantis Nei genetiniu atstumu ir daugybe F st palyginimus. Norėdami patikrinti vietinio prisitaikymo parašus, buvo atliktas išgyvenimo eksperimentas per pH gradientą bendromis sodo sąlygomis. Mes nustatėme, kad kiekviena iš trijų populiacijų buvo genetiškai atskirtos viena nuo kitos, o Hill ir Madison Lake populiacijos D. pulicaria labiau panašūs vienas į kitą nei prancūzų ežero gyventojai. Išgyvenimo eksperimento rezultatai parodė vietinio prisitaikymo signalą, o prancūzų ežeras parodė didesnį išgyvenamumą esant žemesniam pH [

6,5], palyginti su Hill ir Madison populiacijomis, tuo tarpu tiek Hill, tiek Madison išgyveno esant didesniam pH [atitinkamai 7,9 ir 8,6], palyginti su prancūzų populiacija.

Tai prenumeratos turinio peržiūra, prieiga per jūsų instituciją.


Anotacija

Fonas

Kadangi maliarija perduodama mažai ir labai sezoniškai, reikalingos vis jautresnės priemonės, skirtos geriau suskirstyti infekcijos riziką ir nukreipti kontrolės priemones. Trijose Peru Amazonės vietose buvo atliktas skerspjūvio tyrimas, skirtas apibūdinti dabartinius maliarijos perdavimo modelius, nustatyti taškus ir aptikti naujausius pokyčius naudojant parazitologines ir serologines priemones.

Medžiaga ir metodai

Po visiško tyrimo populiacijos surašymo buvo apklaustas 651 dalyvis, kliniškai ištirtas ir paimtas kraujo mėginys maliarijos parazitams (mikroskopijai ir PGR) bei antikūnams aptikti P. vivax (PvMSP119, PvAMA1) ir P. falciparum (PfGLURP, PfAMA1) antigenai ELISA metodu. Maliarijos infekcijos (teigiamas PGR) ir maliarijos ekspozicijos (seropozityvumas) rizikos veiksniai buvo įvertinti naudojant daugiamatį apklausos logistinį regresijos modelį. Amžiui būdingas serologinis paplitimas buvo analizuojamas naudojant grįžtamąjį katalizinės konversijos modelį, pagrįstą didžiausia tikimybe generuoti serokonversijos rodiklius (SCR, λ). „SaTScan“ buvo naudojamas aptikti serologiškai teigiamų asmenų erdvines grupes kiekvienoje svetainėje.

Rezultatai

Bendras parazitų paplitimas PGR metu buvo mažas, ty 3,9% P. vivax ir 6,7 proc P. falciparum, o serologinis paplitimas buvo gerokai didesnis - 33,6% P. vivax ir 22,0% P. falciparum, labai skiriasi tyrimo vietos. Amžius ir vieta (svetainė) buvo reikšmingai susiję P. vivax ekspozicija, o vieta, amžius ir užsiėmimas lauke buvo susiję su P. falciparum poveikis. P. falciparum seroprevalence kreivės parodė stabilų perdavimą per visą laiką, tuo tarpu P. vivax perdavimą geriau apibūdino modelis su dviem SCR. Erdvinė analizė nustatė aiškiai apibrėžtas grupes P. falciparum seropozityvius asmenis dviejose vietose, o aptiko tik labai mažą grupę P. vivax poveikis.

Išvada

Vieno parazitologinio ir serologinio maliarijos tyrimo naudojimas pasirodė esąs veiksmingas ir tikslus būdas apibūdinti specifinę rūšies heterogeniškumą maliarijos perdavimo metu mikrogeografiniu lygmeniu ir nustatyti naujausius perdavimo pokyčius.

Citata: Rosas-Aguirre A, Speybroeck N, Llanos-Cuentas A, Rosanas-Urgell A, Carrasco-Escobar G, Rodriguez H ir kt. (2015) Maliarijos perdavimo židiniai Peru Amazonėje: greitas parazitologinio ir serologinio tyrimo vertinimas. „PLoS ONE 10“ (9): e0137458. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0137458

Redaktorius: Luzia Helena Carvalho, Centro de Pesquisa Rene Rachou/Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz-Minas), BRAZILIJA

Gautas: 2015 m. Balandžio 21 d Priimta: 2015 m. Rugpjūčio 17 d Paskelbta: 2015 m. Rugsėjo 10 d

Autorių teisės: © 2015 Rosas-Aguirre ir kt. Tai atviros prieigos straipsnis, platinamas pagal „Creative Commons“ priskyrimo licencijos sąlygas, kuris leidžia neribotai naudoti, platinti ir atgaminti bet kokioje laikmenoje, su sąlyga, kad įskaitytas pirminis autorius ir šaltinis

Duomenų prieinamumas: Visi svarbūs duomenys yra dokumente ir jo palaikomosios informacijos rinkmenose.

Finansavimas: Tyrimą finansavo Belgijos vyriausybės Vystomojo bendradarbiavimo generalinis direktoratas (DGCD) pagal Trečiąjį pagrindinį susitarimą dėl institucinio bendradarbiavimo tarp tropinės medicinos instituto „Alexander von Humboldt“ - Universidad Peruana Cayetano Heredia, Lima ir Tropical Institute Medicina Antverpene, Belgijoje (FA3-II projektas, 2011-2013)). Rėmėjai neturėjo jokio vaidmens rengiant studijas, renkant ir analizuojant duomenis, priimant sprendimą skelbti ar rengiant rankraštį.

Konkuruojantys interesai: Autoriai pareiškė, kad nėra konkuruojančių interesų.


Įvadas

Norint įgyvendinti veiksmingus epidemijų sustabdymo veiksmus, labai svarbu suprasti patogenezių plitimo erdvėlaikinius modelius (Ostfeld ir kt., 2005 Vander Wal ir kt., 2014). Laukinės gamtos patogenai, įskaitant kai kuriuos, kurie gali būti labai kenksmingi žmonėms ir gyvuliams, perduodami, kai užsikrėtę šeimininkai tiesiogiai ar netiesiogiai liečiasi su neužkrėstais asmenimis. Manoma, kad tiek tiesiogiai, tiek netiesiogiai perduodamų ligų plitimo mastas ir greitis bus susieti su šeimininkų išsklaidymo galimybėmis (Biek ir Real 2010). Taigi, norint nustatyti galimus plitimo kelius, reikalinga informacija apie šeimininkų judėjimą ir išsisklaidymą. Pavyzdžiui, atrodo, kad upės ir greitkeliai lėtina lėtinės išsekusios ligos plitimą baltauodegiuose elniuose (Odocoileus virginianus), greičiausiai todėl, kad jie yra šios rūšies sklaidos ir genų srauto kliūtys (Blanchong ir kt., 2008). Panašiai didelės upės trukdo genų srautui meškėnuose (Procyon loterija) ir gali sumažinti usūrinio pasiutligės varianto plitimą (RRV Cullingham ir kt., 2009). Kontrolės operacijos, kuriomis siekiama suvaldyti tam tikrą ligą ir galiausiai ją išnaikinti, greičiausiai bus veiksmingesnės, jei jos bus išdėstytos kartu su šiomis kliūtimis ir sustiprins jų poveikį (Russell ir kt., 2006). Ši strategija buvo priimta ir užkirto kelią RRV plitimui į šiaurę Ontarijuje (Kanada) 1999 m. (Rosatte ir kt., 2001). Geriamieji vakcinų masalai palei didžiąsias upes buvo platinami pasiutligei kontroliuoti jau devintajame dešimtmetyje raudonosioms lapėms (Vulpes vulpes), galiausiai prisidedant prie pasiutligės pašalinimo iš Šveicarijos (Wandeler ir kt., 1988).

Ne visos aplinkos kliūtys, sukeliančios šeimininkų sklaidą ir patogenų plitimą, tiek natūralios, tiek antropogeninės kilmės, yra erdvėje atskiros arba lengvai atpažįstamos, pavyzdžiui, upės ir keliai, tačiau gali būti nuolatinės arba atitikti biotinių ar abiotinių sąlygų gradientą (Storfer ir kt. 2007). Klimatas (Geffen ir kt. 2004), pakilimas (Shirk ir kt. 2010) ir netinkamų buveinių buvimas (Goldberg ir Waits 2010) yra visi tokių ribojančių sąlygų pavyzdžiai. Remiantis šeimininkų rūšių ekologija, elgesiu ir gebėjimu skleisti, šios savybės gali apriboti patogenų plitimą arba paskatinti jį skleisti koridorius. Aplinkos ypatybių integravimas į ligos plitimo modelius gali padėti numatyti ligos plitimą ir geografinę plėtrą (Ostfeld ir kt., 2005).

Yra įvairių būdų, kaip suprasti buveinių sudėties poveikį gyvūnų judėjimui ir sklaidai. Pirmasis priklauso nuo gyvūnų gaudymo spąstais, siekiant nustatyti jų išteklių pasirinkimą ir tankį (Manly ir kt., 2002), o tam reikia daug laiko ir išteklių, kad būtų galima surinkti didelius imties dydžius. Tyrimai taip pat buvo atlikti naudojant labai aukšto dažnio (VHF) siųstuvus ir visai neseniai-pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) radijo telemetriją, siekiant stebėti gyvūnų judėjimą ir analizuoti buveinių naudojimą (Cagnacci ir kt., 2010). Nepaisant nuolatinio technologinio tobulėjimo, rinkti didelius GPS duomenų rinkinius visoms rūšims išlieka labai brangu ir sudėtinga. Erdviniai modeliavimai taip pat gali būti naudojami apibūdinant veiksnius, turinčius įtakos gyventojų judėjimui ir ryšiui (Russell ir kt., 2006 Rees ir kt., 2013). Nors šie modeliai gali suteikti įžvalgų apie buveinės ir paplitimo sąsajas, modelio rezultatų kokybė priklausys nuo tinkamo ekologinių procesų apibūdinimo, kurį galima gauti tik atlikus empirinį vertinimą. Galiausiai, kitas požiūris remiasi kraštovaizdžio genetikos priemonėmis - disciplina, apimančia populiacijos genetikos, kraštovaizdžio ekologijos ir erdvinės analizės aspektus. Ši sritis per pastaruosius 10 metų nepaprastai pažengė į priekį (Manel ir Holderegger 2013). Paprastai kraštovaizdžio genetikai yra suinteresuoti apibūdinti, kaip genų srautas tarp populiacijų ar pogrupių yra paveiktas dažnai nevienalyčiuose, fragmentiškuose kraštovaizdžiuose, todėl galima įvertinti funkcinį ryšį (Manel ir Holderegger 2013). Tačiau genų srauto matavimas tarp asmenų grupių riboja rezultatų aiškinamumą funkcinio ryšio požiūriu, nes (i) tarp genų srauto ir ekologinio sklaidos gali būti svarbių neatitikimų, tai yra, judėjimas tarp buveinių lopų nebūtinai gali būti susijęs su poravimosi galimybes (Garant ir kt., 2007), ir (ii) genų srautas, išmatuotas tarp populiacijų, atspindi migraciją, kuri įvyko keletą kartų praeityje ir gali tiksliai neatspindėti dabartinių ekologinių procesų (Epps ir kt., 2007), įskaitant lytinius specifiniai skirtumai. Idealiu atveju kraštovaizdžio genetikos operatyvinis vienetas turėtų būti individas (Manel ir kt., 2003), tokiu atveju porinio genetinio giminingumo įvertinimai gali būti naudojami kaip atsako kintamasis į kraštovaizdžio sujungimo modelį pagal buveinių ypatybes (Segelbacher ir kt., 2010) 2011 Shafer ir kt., 2012).

Pasiutligė yra enzootiška daugeliui šikšnosparnių ir mėsėdžių rūšių visame pasaulyje ir turi gana ilgą vidutinį inkubacinį laikotarpį (nuo 30 iki 90 dienų), palyginti su trumpu sergamumo laikotarpiu (2 ir#x0201310 dienų), kuris beveik visada baigiasi mirtimi (Leung ir kt.). al. 2007). Šiaurės Amerikos rytuose vyraujanti sausumos pasiutligės padermė yra RRV, išplitusi laukinėse meškėnų ir dryžuotų skunksų populiacijose (Mefito mefitas, toliau skunks, Guerra ir kt. 2003). Šis pasiutligės variantas istoriškai buvo taikomas tik Floridai, tačiau septintojo dešimtmečio pabaigoje užkrėsti meškėnai netyčia buvo perkelti į Virdžiniją, o nuo to laiko virusas išplito į šiaurę 30 ir#x0201350 km per metus greičiu (Rupprecht ir kt., 2002). Kanadoje jis pirmą kartą buvo aptiktas Ontarijo pietuose 1999 m. (Rosatte ir kt., 2001 m.), Vėliau - Naujajame Brunsvike (2000 m.) Ir galiausiai - Qu 󩯬 (2006 m.) (Rees ir kt., 2011). Čia mes panaudojome genetinio giminingumo įvertinimus, gautus iš daugialypių mikrosatelitinių genotipų, kad nustatytume, kurios kraštovaizdžio ypatybės skatino arba ribojo dviejų pagrindinių RRV šeimininkų sklaidą intensyviai ištirtoje pietinės Qu 󩯬 vietovėje, kur ši virusinė liga vis dar stebima, kontroliuojama ir mokslinių tyrimų veikla (Boyer ir kt. 2011 Houle ir kt. 2011 Rees ir kt. 2011 C ôt é ir kt. 2012 Mainguy ir kt. 2012 Talbot ir kt. 2012).

Ankstesnis tyrimas tiriamoje srityje (pietryčių Qu 󩯬) parodė, kad meškėnuose ir skunkuose gyvena labai mažai genetinės struktūros, o greitkeliai ir upės paprastai daro gana silpną poveikį genetinės diferenciacijos modeliams (C ôt é ir kt. 2012 Talbot ir kt., 2012). Šie dviprasmiški rezultatai gali paslėpti neišmatuojamų erdvinių kintamųjų poveikį ir neleisti modeliuoti mezosėdžių sklaidos kraštovaizdžio mastu. Pagrindinis mūsų tikslas buvo remtis ankstesniame darbe gautais populiacijos genetiniais rezultatais, naudojant metodą, taikantį kraštovaizdžio genetinę analizę ir erdvinius modelius, kad būtų galima numatyti labiausiai tikėtinus skunko ir meškėnų sklaidos kelius, o kartu ir sausumos pasiutligės plitimą. šioje srityje. Remdamiesi šių dviejų šeimininkų ekologinėmis žiniomis apie buveinių naudojimą, mes tikėjomės, kad žemės ūkio laukuose sumažės abiejų rūšių paplitimas, tačiau tikėjomės, kad padidės judėjimas buveinėse, kurioms būdingas didelis kraštų tankis (pvz., Glueck ir kt., 1988 Dijak ir Thompson 2000 Larivi ère ir Messier 2000). Mes tikėjomės, kad skunksai bus jautresni laukų ir gyvenamųjų vietovių buvimui nei meškėnai, nes meškėnai paprastai turi didesnį afinitetą pasklidimui ir naudojimui kukurūzų laukams ir kitiems su žmonėmis susijusiems maisto šaltiniams (Riley ir kt., 1998 Prange ir kt., 2004). Mes taip pat tikėjomės, kad patelės bus jautresnės kraštovaizdžio struktūrai nei abiejų rūšių patinai, nes žinduolių paplitimas paprastai yra šališkas (Greenwood 1980), įskaitant meškėnus ir skunksus (Cullingham ir kt., 2008 C ôt é ir kt.) . 2012 Talbot ir kt., 2012). Mūsų žiniomis, tai yra pirmasis empirinis darbas, kuriame aptariamas šių dviejų svarbių pasiutligės šeimininkų judėjimas erdviniu požiūriu aiškios kraštovaizdžio genetikos sistemoje, taip pat pirmasis bandymas kiekybiškai įvertinti buveinių sudėties poveikį jų sklaidai. Toks darbas yra svarbus patobulinant pasiutligės plitimo modelius, kuriuose naudojamos upės (ar kitos atskiros kliūtys, pvz., Kalnų grandinės) ir žmonių tankio indeksai, numatantys pasiutligės plitimo greitį (pvz., Smith ir kt., 2002 Russell ir kt., 2005, 2006 ).


CRISPR-Cas9: „Institut Curie“ turi genetines žirkles atrankai

CRISPR-Cas9 veikia kaip žirklės, galinčios tiksliai nupjauti genomą. Ši technologija pagrįsta kompleksu, kurį sudaro maža RNR, vadinama “guide ”, ir nukleazė Cas9. Taip susidaręs kompleksas jungiasi prie specifinės DNR sekos, papildančios orientacinę RNR. Po šio surišimo Cas9 nukirpo dvigubą DNR grandinę. Vėliau DNR taisymo mechanizmai gali būti naudojami tikslioms mutacijoms įvesti. Tokiu būdu mokslininkai gali manipuliuoti DNR, kad nuslopintų geno funkciją arba pakeistų jį modifikuotu genu (vadinamasis “homologinės rekombinacijos ” metodas).

CRISPR-Cas9, nauja technologija? CRISPR sistema (reguliariai suskirstytos trumpos palindrominės kartos) egzistuoja milijonus metų. Bakterijos jį naudoja kaip prisitaikantį imuninės gynybos mechanizmą nuo virusų. Metodika paprasta ir nepaprastai efektyvi: patekus į bakterijas, viruso genomą atpažįsta ši speciali imuninės atminties sistema. Tada bakterijos sunaikina savo priešo genomą, jį nutraukdamos.

Laboratorijose apie 12 metų buvo naudojamos programuojamos nukleazės genų modifikavimo tikslais. Tačiau pirmosios kartos nukleazės buvo labai sudėtingos įgyvendinti. „CRISPR-Cas9“ yra revoliucinis savo programavimo paprastumu, vykdymo greičiu ir mažesnėmis sąnaudomis, palyginti su kitomis nukleazėmis. Didelis CRISPR-Cas9 sistemos lankstumas leidžia atlikti genetinius atrankos eksperimentus. Ši metodika apima visų žinomų genų mutavimą ląstelių populiacijoje, kiekviena ląstelė turi vieną mutaciją. Tada galima nustatyti, kurie genai dalyvauja dominančiame biologiniame procese (ląstelių augimas, atsparumas gydymui ir kt.).

„Institut Curie ’s“ tyrimų centre ką tik sukurta nauja genetinio patikrinimo platforma, pagrįsta CRISPR-Cas9. CRISPR ’it platforma sukėlė daug entuziazmo. ” Mes jau dirbame su 15 mokslinių tyrimų grupių, apimančių įvairias temas “, - sako Camille Fouassier, platformos vadovė.

Technologijos raida
„CRISPR-Cas9“ technologija vis dar turi svarbių apribojimų. Jis gali būti naudojamas tik tam tikrose DNR sekos vietose. „SgRNA/Cas9“ kompleksas gali iškirpti tikslines sekas primenančias sekas (taip vadinamas „‘ off target ”“). Be to, DNR pjovimas gali sukelti ląstelių streso būseną ir todėl šalinti gautų fenotipų analizę. Galiausiai, DNR taisymo procesas sukelia labai kintamo tipo mutacijas, kurios ne visada pašalina genų funkciją.

Norėdami įveikti šiuos apribojimus, mokslininkai dirba su CRISPR-Cas9 sistemos dariniais. Alternatyvūs tiriami metodai apima tikslesnį ir mažiau toksišką spinoffą, įvedantį DNR pakeitimus. Visų pirma, šis metodas gali pakeisti kodoną į priešlaikinį baltymų sintezės sustabdymo signalą (“stop ” kodonas).

Kiti dariniai pasinaudoja CRISPR-Cas9 sistemos suteikta galimybe nukreipti į dominančią DNR seką. Užuot naudojęs CAS9 nukleazės aktyvumą DNR sekai redaguoti, vietinis CAS9 įdarbinimas gali būti naudojamas moduliuojant pagrindinius biologinius procesus. Pavyzdžiui, galima padidinti arba sumažinti genų ekspresiją arba lokaliai modifikuoti DNR ar su ja susijusių histono baltymų cheminę sudėtį. Šie cheminiai pokyčiai savo ruožtu daro įtaką įvairiems biologiniams procesams, tokiems kaip DNR taisymas ar genų ekspresija.

CRISPR-Cas9 programos Curie institute
Tyrimų taikymas yra didžiulis, nes biologai dabar turi galimybę įvesti į ląsteles ar modelinius organizmus visų tipų genetines modifikacijas. Vos per kelerius metus CRISPR-Cas9 tapo pagrindine daugelio mokslinių tyrimų programų priemone.

Visų pirma, CRISPR-Cas9 genetinė patikra yra pagrindinis vėžio tyrimų turtas. Pavyzdžiui, galima spręsti atsparumo priešvėžiniam gydymui problemą. Genetinis patikrinimas gali būti naudojamas genams, kurių mutacija daro ląsteles atsparias terapinei molekulei, nustatyti. Ši technologija taip pat naudojama identifikuoti kiekvieno tipo vėžio Achilo kulną, naudojant sintetinį mirtingumo metodą. Pastaroji strategija grindžiama prielaida, kad vėžį sukeliančios mutacijos sukuria naujų pažeidžiamumų, kurie gali būti panaudoti vėžio ląstelėms naikinti. Nors CRISPR-Cas9 atranka dažniausiai naudojama in vitro ląstelių kultūros sistemas, naujos platformos tikslas yra kuo glaudžiau bendradarbiauti su natūralia naviko aplinka. Visų pirma, 3D kultūros sistemos (žinomos kaip organoidai), kurios atkuriamos in vitro dalis navikų architektūrinių savybių yra patrauklios modelių sistemos. Taip pat tiriamas metodas yra genetinių ekranų naudojimas pacientų ksenografuose, kurie šiuo metu yra geriausi vėžio modeliai ikiklinikiniams tyrimams.

Kitas šios technologijos taikymas yra pasikartojančių vėžio mutacijų tyrimas. Šios mutacijos gali padidinti onkogeninių baltymų aktyvumą arba, atvirkščiai, prarasti baltymų, slopinančių naviko vystymąsi, funkciją. Tačiau mes vis dar prastai suprantame daugumos mutavusių genų funkciją vėžiu. ” Iš naujo įvedę šiuos genetinius nukrypimus į ląstelių linijas dėl CRISPR-Cas9, mokslininkai gali įvertinti jų poveikį naviko vystymuisi ir#8221, sakė mokslininkas Michelis Wassefas. vienas iš platformos direktorių.

Taip pat kuriamos imunoterapijos programos. Iš pacientų paimti T limfocitai yra genetiškai modifikuoti, kad išreikštų chimerinį receptorių, užprogramuotą atpažinti naviko žymenį (CAR T ląsteles) ir taip sunaikinti sergančias ląsteles.


Rezultatai

Cheminė erdvės analizė

Iš pradžių 1 μM aktyvumo riba, pagrįsta puse maksimalios veiksmingos koncentracijos (EC)50) prieš P. falciparum buvo apibrėžta kaip diskriminacija tarp aktyvių ir neveiklių junginių, anksčiau ištirtų nuo aseksualių kraujo stadijų P. falciparum. Be to, 10 μM slenkstis, pagrįstas puse maksimalios citotoksinės koncentracijos (CC)50) NIH/3T3 ląstelėms buvo apibrėžta siekiant atskirti toksinius ir netoksiškus junginius [42]. Cheminės erdvės analizė buvo atlikta naudojant kuruojamus duomenų rinkinius (žr. Medžiagos ir metodai) eritrocitinėms stadijoms. P. falciparum 3D7 padermės (jautrus chlorokvinui) duomenų rinkinys, kuriame yra 1 162 junginiai (P. falciparum duomenų rinkinys) ir citotoksiškumo duomenų rinkinys, išbandytas prieš pelės embrioninius fibroblastus (NIH/3T3 ląstelių linija), kuriame yra 1270 junginių (citotoksiškumo duomenų rinkinys). Ši analizė buvo atlikta grupuojant abu duomenų rinkinius atskirai, o tai atskleidė, kad abu yra labai struktūriškai nepanašūs, juose yra mažesnių panašių junginių grupių (2 pav.).

A) klasterinė analizė) 1 162 junginiai iš P. falciparum duomenų rinkinį ir B) 1270 junginių iš citotoksiškumo duomenų rinkinio. Atstumo matricos dendrograma ir šilumos žemėlapis yra spalvoti pagal struktūrinį panašumą (oranžinė/raudona = panaši mėlyna/violetinė = nepanaši). Šilumos žemėlapio x ir y ašių etiketės žymi junginius.

Sklypas buvo gautas naudojant barycentrines koordinates iš 2D RDKit deskriptorių, rodančių aktyvius (mėlynus taškus) ir neaktyvius (juodus deimantus) P. falciparum duomenų rinkinys ir toksiškas (raudonos žvaigždės) ir netoksiškas (žali trikampiai) iš citotoksiškumo duomenų rinkinio.

Nors duomenų rinkiniai yra struktūriškai įvairūs, jie turi tuos pačius cheminės erdvės regionus. Analizuojant abiejų duomenų rinkinių cheminę erdvę kartu, nubraižant dvimates barcentrines koordinates [43] (3 pav., Išsamiau žr. Medžiagos ir metodai), galima pastebėti, kad dauguma aktyvių ir neveiklių P. falciparum duomenų rinkinys sutampa tuose pačiuose toksiškų ir netoksiškų junginių cheminės erdvės regionuose iš citotoksiškumo duomenų rinkinio. Ši analizė atskleidžia, kad daugelis junginių veikia prieš P. falciparum eritrocitinėje stadijoje yra potencialiai toksiški pelių embrioniniams fibroblastams. Dėl šios priežasties mes sukūrėme nuspėjamuosius abiejų biologinių savybių skaičiavimo modelius, kad galėtume pasirinkti tik tuos junginius, kurie buvo prognozuojami kaip aktyvūs P. falciparum ir netoksiškas žinduolių ląstelėms.

Dvejetainių QSAR modelių našumas

Dvejetainiai QSAR modeliai buvo sukurti siekiant atskirti aktyvius vs. neaktyvių junginių P. falciparum ir toksiškas vs. netoksiški junginiai NIH/3T3 ląstelėms. Remiantis statistiniais 5 kartų išorinio kryžminio patvirtinimo procedūros rezultatais (žr. Medžiagos ir metodai), Morgan ir FeatMorgan pirštų atspaudų (spindulys 2: FeatMorgan_2, Morgan_2 spindulys 4: FeatMorgan_4, Morgan_4) derinys su giliu mokymusi (žr. Detalių metodai) paskatino numatyti dvejetainius QSAR modelius. Statistinės sukurtų QSAR modelių charakteristikos, apskaičiuotos pagal 5 kartus išorinį kryžminį patvirtinimą, pateiktos 1 lentelėje. Trumpai tariant, teisingos klasifikacijos rodiklio (CCR) vertės svyravo tarp 0,82–0,87 jautrumo (SE)-0,82–0,87 specifiškumo (SP)-0,82 –0,87, o aprėptis - 0,77–0,87. 1 lentelėje pateikiami išsamūs dvejetainių QSAR modelių veikimai. Modelis, sukurtas naudojant „Morgan_2“, parodė geriausią našumą tarp visų kitų sukurtų modelių P. falciparum (CCR = 0,84 SE = 0,82 SP = 0,86 ir PPV = 0,86). Kita vertus, geriausias modelis, sukurtas žinduolių fibroblastų citotoksiškumo prognozavimui, buvo sukurtas naudojant FeatMorgan_4 (CCR = 0, 87 SE = 0, 87 ir SP = 0, 87).

Nuolatinių QSAR modelių veikimas

Mes sukūrėme nuolatinius QSAR modelius, kuriais siekiama numatyti neigiamus EC logaritminius vienetus50 vertės (pEC50) prieš P. falciparum ir CC50 vertės (pCC50) prieš NIH/3T3 ląstelių liniją. Remiantis 5 kartų išorinio kryžminio patvirtinimo procedūros statistiniais rezultatais, derinant „Morgan“ ir „FeatMorgan“ pirštų atspaudus (2 spindulys: „FeatMorgan_2“, „Morgan_2“) ir giliai mokantis, buvo sukurti statistiškai nuspėjami modeliai (2 lentelė), kurių prognozuojamas kvadratinis koreliacijos koeficientas bandymų rinkinio () reikšmės svyruoja tarp 0,70–0,88, kryžminio patvirtinimo (RMSECV) vidutinė kvadratinė paklaida-0,44–0,55, vidutinė absoliuti paklaida (MAE)-0,31–0,43 ir aprėptis-0,79–0,81. Modelis, sukurtas naudojant „Morgan_2“, parodė geriausią našumą tarp visų kitų sukurtų modelių P. falciparum (= 0,88, RMSECV = 0,49 ir ​​MAE = 0,43). Kita vertus, geriausias modelis, sukurtas žinduolių fibroblastų citotoksiškumo prognozavimui, buvo sukurtas naudojant FeatMorgan_2 (= 0, 74, RMSECV = 0, 44 ir MAE = 0, 31).

Modelio aiškinimas

Norėdami pateikti mechanišką interpretaciją ir parodyti tam tikrus struktūrinius ir biologinius duomenis, naudojamus kuriant nuolatinius QSAR modelius, mes nubraižėme numatytos ypatybės (pirštų atspaudų) svarbą, kad įsivaizduotume, kaip fragmentai prisidėjo prie antiplasmodinio aktyvumo ir citotoksiškumo (4 ir S1 pav.). Pav.). Remiantis mūsų rezultatais, atomai ar fragmentai, skatinantys teigiamą indėlį į antiplasmodinį aktyvumą, yra paryškinti raudonai, o struktūrinės dalys, mažinančios aktyvumą, paryškintos žalia spalva.

Junginiai, eksperimentiškai išbandyti atliekant P. falciparum tyrimą, išgauti iš literatūros ir naudojami mūsų modeliams kurti/patvirtinti. Fragmentai, didinantys aktyvumą, nuspalvinti raudonomis struktūrinėmis dalimis, mažinančiomis aktyvumą, paryškintos žalia spalva, abejingi fragmentai nėra paryškinti. pEC50 exp = pEC50 eksperimentinis pEC50 pred = pEC50 prognozavo.

Analizuojant įnašų žemėlapius, sukurtus P. falciparum duomenų rinkinį, mes nustatėme šešis pagrindinius fragmentus, kurie palankiai prisideda prie antiplazminio aktyvumo. Palankių fragmentų pavyzdžiai: 1,2,4,5-tetraoksaspiro [5.5] undekanas 7-chlorchinolinas 2,5-dimetilheksa-1,5-dienpiridin-2-aminas 1,4-dihidrochinolin-4-onas ir 1,3,5-triazin-2,4,6-triaminas. Mes taip pat nustatėme šešis fragmentus, kurie neigiamai veikia antiplasmodinį aktyvumą, pavyzdžiui: 1,2-dimetil-1,4-dihidropiridin-4-onas 2-metilfuranas 5-guanidinas N-etilpropanamidas 2,6-dimetilhepta-1,5-dienas ir 4H-pirido [1,2-a] pirimidin-4-ono. Be to, mes taip pat apskaičiavome numatomą struktūrinių fragmentų įtaką citotoksiškumui. Apibendrintas atomų ar fragmentų, turinčių palankų ir nepalankų indėlį į citotoksiškumą žinduolių fibroblastams, sąrašas pateikiamas S1 pav. Struktūrinė ir biologinė informacija, pateikta naudojant QSAR modelius, sukurtus naudojant gilų mokymąsi, gali būti naudinga kuriant ar optimizuojant stiprius ir selektyvius antiplazminius junginius. nepalankių fragmentų pakeitimas palankiais fragmentais, darant prielaidą, kad fizinis ir cheminis poveikis yra visiškai nepriklausomas.

Virtuali atranka

Virtuali atranka (VS) buvo atlikta pagal 5 paveiksle pateiktą darbo eigą. Iš pradžių buvo atsisiųsta ir standartizuota VS 486 115 junginių, kuriuos galima įsigyti „ChemBridge“ EXPRESS-Pick kolekcijoje. Tada buvo taikomi į vaistą panašūs filtrai (Veberis [44] ir Lipinskio taisyklės [45]), kad pirmenybė būtų teikiama molekulėms, turinčioms gerą geriamąjį biologinį prieinamumą, siekiant užtikrinti, kad junginys turėtų pagrindinių veikliųjų vaistų savybių. Lygiagrečiai koloidinis agregacijos įrankis buvo naudojamas filtruoti molekules, kurios, kaip žinoma, kaupiasi eksperimentiniuose tyrimuose [46, 47] Po šių veiksmų buvo pašalinti 72 260 junginių. Vėliau likusieji junginiai buvo pateikti konservatyviems dvejetainiams ir nuolatiniams QSAR modeliams, kad būtų galima prognozuoti aktyvumą prieš kraujo stadijas P. falciparum ir citotoksiškumą žinduolių ląstelėms. Galutinį junginių kandidatų pasirinkimą galima apibendrinti taip: i) junginiai, kurie pagal dvejetainius QSAR modelius buvo prognozuojami kaip aktyvūs ir ne citotoksiški; ii) junginiai su pEC50 ≥6.00 (i.e., EB50 ≤1 μM P. falciparum) ir pCC50 & lt5.00 (i.e., CC50 & gt10 μM žinduolių ląstelėms), numatytą tęstiniais QSAR modeliais (iii) ir junginiais QSAR modelių pritaikomumo srityje (AD). Dvejetainių ir tęstinių QSAR modelių derinys buvo įgyvendintas siekiant padidinti virtualios atrankos kampanijos sėkmės rodiklius. Be to, AD buvo nustatytas siekiant nustatyti „patikimas“ ir „nepatikimas“ prognozes [48,49]. Prognozės buvo laikomos patikimomis, kai jos buvo cheminėje erdvėje, naudojamoje modeliams mokyti. Galiausiai atlikome cheminio panašumo analizę, kad pasirinktume struktūriškai skirtingų junginių pogrupį. Šio proceso pabaigoje buvo atrinkti penki junginių kandidatai biologiniam vertinimui (6 pav.).

Veberio ir Lipinskio taisyklės buvo naudojamos siekiant teikti pirmenybę kandidatams į junginius, kurių biologinis prieinamumas yra geras, siekiant užtikrinti, kad junginys turi pagrindinių veikliųjų vaistų savybių, koloidinio agregacijos įrankis buvo naudojamas filtruoti molekules, kurios, kaip žinoma, kaupiasi eksperimentiniuose tyrimuose, buvo atlikta cheminio panašumo analizė ir vizualinis patikrinimas. buvo atliktas siekiant pasirinkti struktūriškai skirtingų junginių kandidatų pogrupį.

Atomai ar fragmentai, skatinantys teigiamą indėlį į antiplazminę veiklą, yra paryškinti raudonai.

Eksperimentinis patvirtinimas

Buvo įvertinti penki kandidatai in vitro nuo aseksualių kraujo stadijų P. falciparum jautrios (3D7) ir daugeliui vaistų atsparios (W2) padermės. EK50 kiekvienam junginiui (3 lentelė) nurodykite, kad du junginiai: 2- (4,6-difenil-1,2-dihidro-1,3,5-triazin-2-il) fenolis (LabMol-149), 4-benzenkarboksirūgštis (LabMol-151) ir N2- (3-fluorfenil) -N4-[(oksolan-2-il) metil] chinazolinas-2,4-diaminas (LabMol-152) stipriai slopino parazitų augimą, veikimas submikromoliniame ir mažame nanomoliniame diapazone prieš 3D7 ir W2 padermes. Be to, junginys LabMol-152 (EC50 = 0,049 μM ir 0,078 μM atitinkamai 3D7 ir W2) parodė veiksmingumą tame pačiame etaloninių vaistų, chlorokvino (EC50 = 0,011 μM) ir pirimetamino (EC50 = 0,037 μM). Taip pat buvo įvertintas junginių kandidatų citotoksiškumas fibroblastų tipo ląstelių linijoms, gautoms iš beždžionės inksto (COS-7 ląstelės). Kalbant apie selektyvumą, LabMol-149 ir ​​LabMol-152 parodė perspektyviausius rezultatus (selektyvumo indeksas, SI, nuo 71,4 iki 340,8, 3 lentelė).


Visi modeliai sukurti ir lygūs

Ronaldas Hammondas, daktaras
Produktų vadovas, fiziologija ir laboratorinė sauga


Modeliai yra vieni tradiciškiausių ir naudingiausių gamtos mokslų mokytojo įrankių rinkinio elementų. Nesvarbu, ar tyrimo objektas yra lapų morfologija, bestuburių zoologija, bendroji biologija ar žmogaus anatomija, modeliai puikiai papildo tekstus ir diagramas. Jie leidžia mokiniams trimatėje perspektyvoje išnagrinėti smulkiausias organizmo ar jo komponentų struktūrines detales.

Daugeliu atvejų modeliai gali būti išardomi panašiai kaip skrodimas. Kaip priedas prie skrodimo, modeliai yra puiki orientacinė priemonė mažoms ir neaiškioms struktūroms nustatyti. Kruopščiai planuojant ir vykdant pagrindinę skulptūrą (iš kurios gaminama forma), aukštos kokybės modeliai rodo maksimalų anatominių struktūrų skaičių.

Žmogaus anatomijos modeliai

Jokia mokslo disciplina labiau remiasi modelių naudojimu nei žmogaus anatomija ir fiziologija. Konservuoti žmogaus audiniai nėra lengvai prieinami švietimo tikslais ir, kai jie yra, mėginių būklė paprastai nėra patenkinama, kad būtų galima parodyti išsamią morfologiją. Daugelis struktūrų, tokių kaip vidurinės ir vidinės ausies komponentai, yra per mažos, kad būtų patogu tirti iš natūralių pavyzdžių.

A thorough knowledge of the structure of cells and tissues is an absolute prerequisite for an understanding of the physiology, or function, of the various organ systems. An enlarged model is an indispensable teaching aid in such instances.

A complete human figure or torso model with head is actually a collection of models of individual organs, many of which can be separated and even opened for internal inspection. A human torso model of high quality is a valuable acquisition for any anatomy classroom. Generally, those with the largest number of removable components have the greatest teaching value.

Care of models

  1. Photocopy the identification key that accompanies each model and store the original key in a safe place.
  2. To avoid fading and deterioration of models, keep them in a reasonably cool area away from direct sunlight. Drape them with untreated cloth to prevent the accumulation of dirt and dust.
  3. Gently clean your models with a soft cloth and warm, soapy water to restore the surface without damaging the finish. Never use abrasives and solvents.
  • Molded from durable materials that guarantee long life and resistance to breakage
  • Painted with nontoxic, acrylic formulations bonded securely to the substrate to last the life of the model
  • Crafted carefully by a skilled artisan to assure that every minute detail is represented correctly
  • Mounted on attractive, reinforced display bases
  • Complete with identification keys
  • Backed by the unconditional Carolina guarantee

Get Teacher Tips and Exclusive Offers

Sign up to receive useful teacher tips and exclusive discounts, starting with $25 off your next order.


Explanatory pluralism and integration

Above I have argued that, from a pragmatic point of view, psychopathological research should embrace research at multiple levels. In other words, if the aim is to make progress in treating and understanding mental disorder, explanatory pluralism is preferable to explanatory reductionism. Explanatory pluralism in psychopathology has been defended by many authors (e.g. Kendler, Reference Kendler 2005 Miller, Reference Miller 2010 Borsboom ir kt., Reference Borsboom, Cramer and Kalis 2019), and it is also inherent in the biopsychosocial model that has been influential in psychiatry at least since the 1970s and is still widely taught to students (Pilgrim, Reference Pilgrim 2002 Frisch, Reference Frisch 2016).

However, the basic idea that explanations need to be looked for at multiple levels is compatible with many different scenarios of how such multilevel research will actually play out (Marchionni, Reference Marchionni 2008 Sullivan, Reference Sullivan, Kincaid and Sullivan 2014, Reference Sullivan 2017 Gijsbers, Reference Gijsbers 2016 Love, Reference Love, Massimi, Romeijn and Schurz 2017). Most importantly, pluralism can lead to (1) a patchwork of explanations at different levels, or (2) integration of explanations at different levels. In the first scenario, the different perspectives or different levels that are needed for fully explaining psychopathology cannot be combined to one grand multilevel explanation, but are somehow incompatible or incongruent. In the second scenario, the different perspectives and different levels are compatible and complement each other in such a way that they can be combined to one grand harmonious multilevel explanation. These two scenarios should be seen as the extreme ends of a continuum, as the success of integration is not a yes-or-no thing but a matter of degree.

Most philosophers, researchers, and clinicians would probably agree that something like the integrative scenario is the more preferable and attractive alternative. Many authors have also explicitly advocated integrative pluralism for psychopathology (e.g. Kendler, Reference Kendler 2005 Mitchell, Reference Mitchell, Kendler and Parnas 2008 Miller, Reference Miller 2010). However, what has received less attention is how integration would work in practice, and what are the challenges and hurdles that hold back integration. In this section, I will focus on these questions, drawing from recent philosophy of biology where these issues have been more extensively discussed.

First of all, an important feature of integration that is often forgotten in theoretical discussions, also in psychopathology, is that it is case-specific. Philosophers and researchers often search for a general answer to the question of reduction and integration, arguing for example that mental disorders can be explained based on brain circuits, or that psychological explanations are always indispensable. In contrast, the degree to which multiple disciplines and levels are needed, and the degree to which the different perspectives can be integrated, can both vary from disorder to disorder (or even from symptom to symptom). The phenomenon that is studied or the problem that needs to be solved (the ‘problem agenda’, Love, Reference Love 2008) determines what fields and what levels are needed (Love, Reference Love 2008 Brigandt, Reference Brigandt 2010). For example, it is plausible that there will be satisfactory low-level biological explanations for disorders such as dementia, but that such explanations will be insufficient for depression or posttraumatic stress disorder (PTSD). Similarly, the integration of explanations or models of different levels might work out well and lead to new insights in one context, but face profound obstacles in another context (see below). In other words, accounts of pluralism and integration in psychopathology should not be overgeneralized, but should be case-specific and sensitive to the scientific details of each case.

Another crucial point is that integration should be seen as an active and dynamic process, and not just as the final goal or end result of pursuing research at different levels. As O'Malley and Soyer ( Reference O'Malley and Soyer 2012) show in the context of systems biology, integration has often led to new insights, or even to the emergence of new and flourishing research fields. They also emphasize that integration does not occur just by combining explanations or theories of different levels, but often involves importing and translating data and models of one discipline to another. For example, in the recently emerged field of evolutionary systems biology, insights and data from evolutionary biology are imported into the cellular and molecular models of systems biology (O'Malley and Soyer, Reference O'Malley and Soyer 2012). One recent example of this in psychopathology is the Ising model. This model represents a network of binary variables that interact with their neighbors, and was originally introduced in the 1920s to model the behavior of magnetic particles. However, it turns out that the same model can also be used to describe neural networks (Yuste, Reference Yuste 2015), and more recently, the Ising model has been shown to be mathematically equivalent to Item Response Theory models and binary symptom network models in psychology (Van Borkulo ir kt., Reference Van Borkulo, Borsboom, Epskamp, Blanken, Boschloo, Schoevers and Waldorp 2014 Kruis and Maris, Reference Kruis and Maris 2016 Marsman ir kt., Reference Marsman, Borsboom, Kruis, Epskamp, van Bork, Waldorp, Maas and Maris 2018). The fact that integrative multilevel research has been so fruitful in other fields should provide a strong incentive for pursuing such research in psychopathology as well.

However, although it is clear that there is much to be gained from integrating methods, data, and perspectives of different levels, there are several obstacles to such integration in psychopathology. First of all, in the biological sciences integration often occurs through the elaboration of multilevel mechanisms through constraints (Bechtel and Richardson, Reference Bechtel and Richardson 1993 Craver and Darden, Reference Craver and Darden 2013). The idea is that different fields impose different constraints on what the explanatory mechanism for a phenomenon could be, and in this way the space of possible mechanisms is narrowed down. Often researchers start with a sketch of a mechanism, and as more evidence is gathered, this sketch can be refined and black boxes are filled in. This can involve many different disciplines and perspectives. For example, the discovery and refinement of the model of protein synthesis in the 1950 and 1960s involved integrating knowledge from biochemistry (e.g. chemical reactions involving amino acids) and molecular biology, resulting in constraints on how the mechanism of protein synthesis could look like. Eventually these constraints and inputs from multiple fields resulted in the DNA–RNA theory of protein synthesis.

One obstacle to this kind of integration is the incommensurability of levels discussed in section 2. The part-whole hierarchies in psychology are different from the (mechanistic) part-whole hierarchies in biology, and it is not clear how the two can be integrated. Thus, the mechanistic picture needs to be complemented with an account of how psychological states can be integrated into mechanistic explanations. So far, this has been only done in the context of computational or functional states in psychology (e.g. Piccinini and Craver, Reference Piccinini and Craver 2011 Thomas and Sharp, Reference Thomas and Sharp 2019), but it is not clear how this kind of integration would work for phenomena such as affect states, beliefs, and symptoms. Such integration is also challenged by the fact that psychological processes often unfold and interact at different time scales than biological processes (section 2). Integrating models and explanations that pertain to different time scales are not impossible, but currently there is little understanding on how it should be done.

A more general problem for integration in psychopathology is descriptive complexity: different conceptual frameworks often do not carve phenomena in the same way, but result in mismatching and conflicting categorizations (Wimsatt, Reference Wimsatt, Schaffner and Cohen 1972 Sullivan, Reference Sullivan, Kincaid and Sullivan 2014, Reference Sullivan 2017 Tabb and Schaffner, Reference Tabb, Schaffner, Kendler and Parnas 2017). This can be vividly seen in schizophrenia research. As Sullivan ( Reference Sullivan, Kincaid and Sullivan 2014) points out, the cognitive deficits that are important to schizophrenia are studied both in cognitive neuroscience and in cognitive neurobiology, but from different perspectives. In cognitive neuroscience, the aim is to probe specific cognitive functions and to localize them in the brain with neuroimaging techniques. In cognitive neurobiology, the cognitive deficits underlying schizophrenia are studied through animal models (e.g. rats). In such experiments, the aim is to discover differences in the behavior of rats, which are taken to indicate a cognitive deficit, but no mapping to specific human cognitive functions is made. Thus, even though the same phenomenon is nominally being targeted, it is conceptualized in different ways. More generally, Tabb and Schaffner ( Reference Tabb, Schaffner, Kendler and Parnas 2017) point out that different state-of-the-art models of schizophrenia that focus on different levels do not even agree on what are the defining features or key symptoms of schizophrenia.

Issues like this abound in psychopathology. For example, fear extinction is studied in neurobiology with rodents based on freezing behavior after a foot shock. In humans, fear extinction is measured with more complex stimuli, and typically with skin conductance responses as the dependent variable (Lonsdorf ir kt., Reference Lonsdorf, Menz, Andreatta, Fullana, Golkar, Haaker and Drexler 2017). Recently doubts have been raised regarding this translation, as it is far from clear that the setups are measuring the same phenomena (Lonsdorf ir kt., Reference Lonsdorf, Merz and Fullana 2019 see also Glas, Reference Glas 2004 Khalidi, Reference Khalidi 2005). In psychopathology, descriptive complexity seems to be the rule rather than the exception.

However, this does not mean that there is no hope for integration. In biology, there are many success stories of integrating fields that seem to conceptualize phenomena in different ways (e.g. in the context of systems biology mentioned above O'Malley and Soyer, Reference O'Malley and Soyer 2012). Also in psychopathology, concentrated interdisciplinary efforts, involving both scientists from different fields and philosophers of science, can help to aligning concepts and models of different fields in the context of a specific problem or phenomenon (see also Love, Reference Love 2008 Sullivan, Reference Sullivan 2017 Laplane ir kt., Reference Laplane, Mantovani, Adolphs, Chang, Mantovani, McFall-Ngai and Pradeu 2019).


Finansavimas

The authors would like to thank Brazilian funding agencies, CNPq, FAPEG, FAPESP, and CAPES for financial support and fellowships. FC, GC, and CA were supported by FAPESP (Grants #2012/16525-2, #2015/20774-6, and #2017/02353-9, respectively). DB was supported by FAPESP (Grant #2013/13119-6) and CNPq (Grant #405996/2016-0). JC was supported by FAPESP fellowship (#2016/16649-4). EM appreciates support from NIH (Grant 1U01CA207160 and GM5105946) and CNPq (Grant #400760/2014-2). CA, PC, and FC are CNPq research fellows. PC was partially supported by the Fundação Nacional de Desenvolvimento do Ensino Superior Particular – Funadesp, via UniEvangélica – Centro Universitário de Anápolis.


Metodai

We recently sequenced five additional SAR11 genomes from three phylogenetically distinct clades, corresponding to the subgroups Ia, III and a new, distantly related subgroup (Group V) 46 (Figs. 6 & 7), which were annotated consistently with others used in this study by IMG 47 (http://img.jgi.doe.gov/cgi-bin/m/main.cgi). We made exclusive use of publicly available bacterial genome sequences from the IMG database to control for gene-calling methodological differences across databases. The 127 taxa used in the whole alphaproteobacterial dataset (Table S1) were a subset of the total available sequences chosen to represent all sequenced genera. Given that some species are highly overrepresented in the database, we omitted several taxa from these overrepresented groups. Datasets with mitochondrial sequences included most available genome sequences from the respective Alphaproteobacteria orders (Table S2). Mitochondrial sequences (Table S3) were obtained from NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). The sequences were analyzed using Hal, an automated pipeline for phylogenetic analysis of genomic protein sequence data.

The Hal pipeline 23,48 (http://aftol.org/pages/Halweb3.htm http://sourceforge.net/projects/bio-hal/) consists of a set of Perl scripts that automates a series of phylogenomic analyses using existing software and sequence analysis programs and was executed on a 64-bit Linux cluster operating Red Hat Linux 3.2.3, Linux version 2.4.21. For this study, the Hal pipeline directed the following analyses: Protein sequences were imported in fasta format from sequenced genomes listed in Table S1–3 and subjected to an all-vs-all BLASTP with the output E-values provided to the program MCL 49 . Using a Markov Clustering algorithm, MCL grouped proteins into orthologous clusters (OCs) as function of the all-vs-all BLASTP E-values. Clustering was executed across a range of stringencies (inflation parameters 1.1 – 5.0) and OCs were filtered for any redundant clusters (clusters found at more than one inflation parameter), clusters containing more than one protein per genome (multi-copy OC) and clusters containing proteins whose best reciprocal BLAST hit was outside of the cluster (clusters more likely to contain paralogs). Clusters were also filtered across a range of missing values settings (10–60%) whereby a cluster may contain only one protein per genome but a defined percentage of the genomes may be missing from the cluster. This function allows for the incorporation for more single-copy clusters when such proteins are either missing from a given genome or missing from a genome annotation.

Protein sequences for accepted OCs were extracted from their respective genome fasta sequence files and aligned using MUSCLE 50 with default settings. To accommodate for problematic regions of the alignments, three separate alignments were created for each protein alignment: one removing all gap-containing columns (remgaps) and two removing problematic regions of the alignments based on the default conservative (Glocks-con) and liberal (Gblocks-lib) options of the program GBlocks 51 . Best models of amino acid substitution for each protein alignment were estimated using ProtTest 52 . Individual protein alignments were concatenated into one super-alignment and analyzed using RAxML 53 with the PROTCAT setting for the rate model and with each protein partition of the super-alignment assigned its best model of amino acid substitution. Nodal support was estimated based on 100 bootstrap replications using the rapid bootstrapping option as implemented in RAxML. For each analysis, three phylogenetic trees were generated, representing the three super-alignments (remgaps, GBlocks-con and GBlocks-lib) produced as part of the automated alignment routine.


Žiūrėti video įrašą: Complications of malaria parasitology (Sausis 2022).