Bacterial parasite shows potential in disease control
The recently completed Wolbachia pipientis gene sequence is paving the way to understanding this parasite's interaction with its insect hosts.
Wolbachia may well be the most sexist bacterium in creation. It certainly hates males to death. A member of one of the most diverse group, the proteobacteria, this parasitic endosymbiont lives inside the reproductive cells of a wide variety of the 25 million-strong species of arthropods, including insects, spiders, and crustaceans.
According to Prof Scott O'Neill, head of the school of life sciences at the University of Queensland, Wolbachia's effects range from beneficial to pathological -- the latter, particularly, if the host is male.
"The reason is that Wolbachia pipientis bacteria are transmitted through females," O'Neill says. "To maximise its chances of being passed on from one generation to the next, it has developed specialist strategies to manipulate the reproduction often at the expense of males.
"In some cases it is capable of converting males to females. Its survival is based on its ability to selfishly manipulate the female. As far as Wolbachiaare concerned, males are irrelevant."
Interestingly, the Wolbachia infection can be slightly beneficial to some female insect species and somewhat detrimental to others. Having the bacteria increases fecundity in some parasitic wasps. In most other insects, however, there is a slight fitness cost, causing the female to produce fewer eggs.
With their ability to infect millions of invertebrate species, Wolbachia are probably the most widespread symbiotic bacteria on planet Earth.
The biochemical mechanisms that trigger different strategies in different hosts are unclear, in part because so far it has been impossible to grow sufficient quantities of these bacteria outside their host.
But now that O'Neill, together with Dr Jonathan Eisen of The Institute for Genomic Research (TIGR) and colleagues have sequenced the complete genome of one strain of Wolbachia pipientis, scientists are already gaining new insight into the biology and evolution of Wolbachia-host interactions.
Multiple practical applications are being proposed, including usingWolbachia to control insect pests.
In a recent study of nematodes that cause disease in humans, it has been observed that Wolbachia are clearly beneficial to the host. If the worm is treated with antibiotics to remove the bacteria, the nematode's reproductive process is arrested and the worm ultimately dies.
"It might also provide a new approach to the control of human and animal filariasis (diseases such as elephantiasis), since the worms that cause filariasis, river blindness and a range of human and animal diseases require the endosymbiotic Wolbachia for survival," notes O'Neill.
Another potential outcome of this research is to tap into Wolbachia's ability to spread into insect populations, like a Trojan horse, to carry genes into their hosts that may inhibit the transmission of parasites into humans, like malaria and dengue fever.
O'Neill is also studying strains of Wolbachia that actually shorten the host's life span, especially in diseases like dengue and malaria where only the very old mosquitoes are able to infect humans.
"If we can succeed in manipulating the insects' age structure to skew it towards younger individuals it may be possible to eventually eliminate their ability to transmit those disease agents."
Popcorn
Discovered by Seymour Benzer at CalTech while studying the biology of ageing, this type of Wolbachia, nicknamed 'popcorn' because of the appearance of the accumulated bacteria in the Drosophilae fly brain, selectively kills old insects.
The long-term potential of the Wolbachiaresearch could lead to the development of strategies to eliminate or at least control some devastating insect transmitted diseases.
An undergraduate of University of Sydney, O'Neil gained his PhD in entomology at the University of Queensland. After postgraduate work at the University of Illinois he accepted a position on the faculty at Yale University, becoming associate professor and head of the vector biology group studying insect transmitted diseases at Yale Medical School.
Back in Australia, O'Neill is currently working on bacterial symbiosis with a particular interest in Wolbachia, endeavouring to understand the molecular mechanisms that mediate the interactions between the bacteria and the insects.
While still early in the research process, discovering the genome sequence has been a huge step forward, says O'Neill, who began the project while still at Yale University with a grant from the National Institute of Health and New England BioLabs of Boston.
O'Neill's laboratory at Yale did the initial purification and material preparation in collaboration with TIGR's sequencing centre. The genome was then annotated and analysed in collaboration.
Parasita bacteriano mostra potencial na luta contra a doença
Lon Bram 21/04/2004 14:24:24
O recém-construído Wolbachia seqüência do gene pipientis está preparando o caminho para a compreensão de interação deste parasita com seus hospedeiros do inseto.
Wolbachia pode muito bem ser a bactéria mais sexistas na criação. É certamente odeia homens à morte. Um membro de um dos grupos mais diversificados, o Proteobacteria, esta vida parasitária endossimbiose no interior das células reprodutivas de uma grande variedade dos 25 milhões de espécies forte de artrópodes, incluindo insetos, aranhas e crustáceos.
Segundo a socióloga O'Neill, chefe da escola de ciências biológicas da Universidade de Queensland, Wolbachia efeitos vão desde benéfica para patológico - o último, em particular, se o host é masculino.
"A razão é que a bactéria Wolbachia pipientis são transmitidas através do sexo feminino", diz O'Neill. "Para maximizar as suas chances de ser transmitida de uma geração para as próximas estratégias de especialista, que desenvolveu para manipular a reprodução muitas vezes em detrimento dos machos.
"Em alguns casos, é capaz de converter machos e fêmeas. Sua sobrevivência se baseia em sua capacidade de manipular egoisticamente os do sexo feminino. Quanto Wolbachia estão em causa, os machos são irrelevantes".
Curiosamente, a infecção por Wolbachia pode ser ligeiramente benéfica para algumas espécies de insetos do sexo feminino e um pouco prejudicial para os outros. Tendo as bactérias fecundidade aumenta em algumas vespas parasitas. Na maioria dos outros insetos, entretanto, há um custo adaptativo ligeiro, causando a mulher a produzir óvulos a menos.
Com a sua capacidade de infectar milhões de espécies de invertebrados, Wolbachia são provavelmente as bactérias simbióticas mais difundida no planeta Terra.
Os mecanismos bioquímicos que acionam estratégias diferentes em diferentes máquinas são obscuras, em parte porque até agora tem sido impossível crescer quantidades suficientes destas bactérias fora do seu hospedeiro.
Mas agora que O'Neill, juntamente com o Dr. Jonathan Eisen do The Institute for Genomic Research (TIGR) e os colegas têm o seqüenciamento do genoma completo de uma linhagem de Wolbachia pipientis, os cientistas já estão ganhando uma nova visão sobre a biologia ea evolução da Wolbachia-host interações.
Várias aplicações práticas estão sendo propostos, incluindo o uso de Wolbachia para controlar pragas de insetos.
Em um estudo recente de nematóides que causam doenças nos seres humanos, tem-se observado que a Wolbachia é claramente benéfica para o anfitrião. Se o worm é tratada com antibióticos para eliminar as bactérias, o processo de reprodução do nematóide é preso e morre o verme, em última instância.
"Ele também pode fornecer uma nova abordagem para o controle da filariose humana e animal (doenças como a elefantíase), desde os vermes que causam a filariose, oncocercose e uma série de doenças humanas e animais exigem a Wolbachia endossimbiótica para a sobrevivência", observa Ó 'Neill.
Outro potencial resultado desta pesquisa é para bater em Wolbachia capacidade de se espalhar em populações de insetos, como um cavalo de Tróia, para transportar genes em seus hospedeiros que podem inibir a transmissão de parasitas em seres humanos, como malária e dengue.
O'Neill também está estudando cepas de Wolbachia que realmente encurtar o acolhimento da vida, especialmente em doenças como a dengue ea malária, onde apenas os mosquitos muito antigos são capazes de infectar seres humanos.
"Se conseguirmos manipular a estrutura dos insetos idade para inclinar-la para os mais jovens, pode ser possível que, eventualmente, eliminar a sua capacidade de transmitir os agentes da doença."
Popcorn
Descoberto por Seymour Benzer da CalTech ao estudar a biologia do envelhecimento, pipoca este tipo de Wolbachia, apelidado 'por causa da aparência das bactérias acumuladas no cérebro da mosca drosófilas, seletivamente mata insetos de idade.
O potencial a longo prazo do Wolbachiaresearch poderia levar ao desenvolvimento de estratégias para eliminar ou pelo menos controlar alguns insetos devastadoras doenças transmissíveis.
De graduação da Universidade de Sydney, O'Neil ganhou seu doutorado em entomologia da Universidade de Queensland. Depois do trabalho de pós-graduação na Universidade de Illinois, ele aceitou uma posição na faculdade na Universidade de Yale, tornando-se professor adjunto e chefe do grupo de estudo da biologia de insetos vetores de doenças transmissíveis em Yale Medical School.
De volta à Austrália, O'Neill está atualmente trabalhando em simbiose bacterianas com um interesse particular em Wolbachia, procurando compreender os mecanismos moleculares que medeiam as interacções entre as bactérias e os insetos.
Embora ainda no início do processo de investigação, a descoberta da seqüência do genoma tem sido um enorme passo em frente, diz O'Neill, que começou o projeto quando ainda estava na Universidade de Yale com um subsídio do Instituto Nacional da Saúde e da Nova Inglaterra BioLabs de Boston.
Laboratório de O'Neill em Yale fez a purificação inicial e preparação do material, em colaboração com o centro de seqüenciamento do TIGR. O genoma foi anotado e, em seguida, analisadas em conjunto.
Parasita bacteriano mostra potencial na luta contra a doença
Lon Bram 21/04/2004 14:24:24
O recém-construído Wolbachia seqüência do gene pipientis está preparando o caminho para a compreensão de interação deste parasita com seus hospedeiros do inseto.
Wolbachia pode muito bem ser a bactéria mais sexistas na criação. É certamente odeia homens à morte. Um membro de um dos grupos mais diversificados, o Proteobacteria, esta vida parasitária endossimbiose no interior das células reprodutivas de uma grande variedade dos 25 milhões de espécies forte de artrópodes, incluindo insetos, aranhas e crustáceos.
Segundo a socióloga O'Neill, chefe da escola de ciências biológicas da Universidade de Queensland, Wolbachia efeitos vão desde benéfica para patológico - o último, em particular, se o host é masculino.
"A razão é que a bactéria Wolbachia pipientis são transmitidas através do sexo feminino", diz O'Neill. "Para maximizar as suas chances de ser transmitida de uma geração para as próximas estratégias de especialista, que desenvolveu para manipular a reprodução muitas vezes em detrimento dos machos.
"Em alguns casos, é capaz de converter machos e fêmeas. Sua sobrevivência se baseia em sua capacidade de manipular egoisticamente os do sexo feminino. Quanto Wolbachia estão em causa, os machos são irrelevantes".
Curiosamente, a infecção por Wolbachia pode ser ligeiramente benéfica para algumas espécies de insetos do sexo feminino e um pouco prejudicial para os outros. Tendo as bactérias fecundidade aumenta em algumas vespas parasitas. Na maioria dos outros insetos, entretanto, há um custo adaptativo ligeiro, causando a mulher a produzir óvulos a menos.
Com a sua capacidade de infectar milhões de espécies de invertebrados, Wolbachia são provavelmente as bactérias simbióticas mais difundida no planeta Terra.
Os mecanismos bioquímicos que acionam estratégias diferentes em diferentes máquinas são obscuras, em parte porque até agora tem sido impossível crescer quantidades suficientes destas bactérias fora do seu hospedeiro.
Mas agora que O'Neill, juntamente com o Dr. Jonathan Eisen do The Institute for Genomic Research (TIGR) e os colegas têm o seqüenciamento do genoma completo de uma linhagem de Wolbachia pipientis, os cientistas já estão ganhando uma nova visão sobre a biologia ea evolução da Wolbachia-host interações.
Várias aplicações práticas estão sendo propostos, incluindo o uso de Wolbachia para controlar pragas de insetos.
Em um estudo recente de nematóides que causam doenças nos seres humanos, tem-se observado que a Wolbachia é claramente benéfica para o anfitrião. Se o worm é tratada com antibióticos para eliminar as bactérias, o processo de reprodução do nematóide é preso e morre o verme, em última instância.
"Ele também pode fornecer uma nova abordagem para o controle da filariose humana e animal (doenças como a elefantíase), desde os vermes que causam a filariose, oncocercose e uma série de doenças humanas e animais exigem a Wolbachia endossimbiótica para a sobrevivência", observa Ó 'Neill.
Outro potencial resultado desta pesquisa é para bater em Wolbachia capacidade de se espalhar em populações de insetos, como um cavalo de Tróia, para transportar genes em seus hospedeiros que podem inibir a transmissão de parasitas em seres humanos, como malária e dengue.
O'Neill também está estudando cepas de Wolbachia que realmente encurtar o acolhimento da vida, especialmente em doenças como a dengue ea malária, onde apenas os mosquitos muito antigos são capazes de infectar seres humanos.
"Se conseguirmos manipular a estrutura dos insetos idade para inclinar-la para os mais jovens, pode ser possível que, eventualmente, eliminar a sua capacidade de transmitir os agentes da doença."
Popcorn
Descoberto por Seymour Benzer da CalTech ao estudar a biologia do envelhecimento, pipoca este tipo de Wolbachia, apelidado 'por causa da aparência das bactérias acumuladas no cérebro da mosca drosófilas, seletivamente mata insetos de idade.
O potencial a longo prazo do Wolbachiaresearch poderia levar ao desenvolvimento de estratégias para eliminar ou pelo menos controlar alguns insetos devastadoras doenças transmissíveis.
De graduação da Universidade de Sydney, O'Neil ganhou seu doutorado em entomologia da Universidade de Queensland. Depois do trabalho de pós-graduação na Universidade de Illinois, ele aceitou uma posição na faculdade na Universidade de Yale, tornando-se professor adjunto e chefe do grupo de estudo da biologia de insetos vetores de doenças transmissíveis em Yale Medical School.
De volta à Austrália, O'Neill está atualmente trabalhando em simbiose bacterianas com um interesse particular em Wolbachia, procurando compreender os mecanismos moleculares que medeiam as interacções entre as bactérias e os insetos.
Embora ainda no início do processo de investigação, a descoberta da seqüência do genoma tem sido um enorme passo em frente, diz O'Neill, que começou o projeto quando ainda estava na Universidade de Yale com um subsídio do Instituto Nacional da Saúde e da Nova Inglaterra BioLabs de Boston.
Laboratório de O'Neill em Yale fez a purificação inicial e preparação do material, em colaboração com o centro de seqüenciamento do TIGR. O genoma foi anotado e, em seguida, analisadas em conjunto.
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